SU920481A1 - Способ определени качества материалов - Google Patents

Description

(5Ю СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относитс  к технике измерени  механических свойств материала тонкостенных элементов оболочечного типа и может быть использовано в различных област х машиностроени , авиастроении, ракето- и судостроении, где широко примен ютс  указанные элементы конструкций.

Известен способ оценки деформативной способности и допустимого предела пластичности металлов при штамповке и обработке давлением, основанный на измерений их структурных и физических характеристик, включающих данные об изменении интегральной интенсивности рентгеновских интерференции 1П.

Указанный способ определени  ресурса пластичности металлов не  вл етс  достаточна точным, так как не позвол ет разделить эффекты вли ни  на их деформативную способность спо- I соба нагружени  и плотности структур ных дефектов, а поэтому может быть

применен только в жесткой .прив зке к определенному виду напр женндго состо ни . В то же врем  известно, что различным способам обработки металла давлением соответствуют различные виды напр женного состо ни , а степень приближени  материала при пластической деформации к предразрушающему состо нию, характеризующа  его ресурс пластичности,.суще10 ственно зависит от вида напр женного состо ни .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению  вл етс 

15 способ определени  качества материалов при пластической деформации, включающий сн тие рентгенограмм эталонных образцов дл  различного вида напр женного состо ни  и различной

20 величины пластической деформации и рентгенограммы исследуемого образца, измерение ширины,дифракционных линий исследуемого образца и сравнение ее значений с предварительно составленной по эталонным пробам шкалой значений ширин дифракционных линий металла в зависимости от вида штампуемости 2.

Недостатком указанного способа бпределени  штампуемости  вл етс  невозможность по данным измерени  ширины дифракционных пиний основной фазы металла однозначно определить деформативную способность материала при различных видах штамповки по следующим причинам: в указанном способе не учитываетс , что различные виды штамповки тонколистовой стали соответствуют различным видам напр женного состо ни , оцениваемым по величине отношени  компонентов главных напр жений п 6/6Г1. этом темп изменени  ширины рентгеновских линий основной фазы металла в ,зависимости от интенсивности пл стических деформаций

г, )H r«/H4- i)

I

Е г

где Ь , tr и fe-j - соответственно продольна , поперечна  и радиальна  составл ющие деформации определ етс  характеристикой его напр женного сое то ни  п Т п , существенно возраста  при переходе от одноосногок двухосному раст жению.

Интенсивность накоплени  структурных дефектов в материале при пластической деформации зависит от величины соотношени  главных напр жений при двухосном раст жении и обуславливает соответствующее снижение максимальной равномер1ной пластичности материала (Е.)... , а следовательно , и его ресурса пластичности при п 0,5 и 1.

Кроме того не учитываетс  предель .ный структурный критерий материала (например, предельное значение ширины ренгеновских интерференции), характеризующий его предразрушающее состо ние, что не позвол ет количественно оценить дл  определенного способа штамповки допустимую пластическую деформацию при изготовлении детали из листового металла.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  ресурса пласти1Тности при двухосном раст жении на основе учета вида и уровн  напр женного состо ни , соответствующих процессу изготовлени  элемента конструкции и их вли ни  на ресурс пластичности материала.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу определени  качества материалов при пластической деформации, включающему сн тие рентгенограмм, эталонных образцов дл  различного вида напр женного состо ни  и различной величины пластической , деформации и рентгенограммы исследуемого образца, измерение ширины дифракционных линий основной фазы материала, вид напр женного состо ни  определ ют по измерени м количества кристалллитов, формирующих ограниченную и аксиальную текстуру, угла рассе ни  последней, построению полюсных фигур дл  исследуемого образца и сопоставлению этих данных с градуировочными кривыми, построенными дл  эталонных образцов при различных значени х соотношени  компонентов главных напр жений, определ ют ширину дифракционной линии образца , подвергнутого максимальной равномерной пластической деформации, и по, отклонению от этого значени  ширины дифракционной линии образца дл  определенного вида напр женного состо ни  суд т о ресурсе пластичности .

Отличительной особенностью предлагаемого способа .определени  ресурса пластичности материала тонкостенных элементов конструкций  вл етс  оценка вида и уровн  напр женного состо ни  при пластическом деформировании и их вли ни  на, степень приближени  структурного состо ни  материала к предразрушающему.

Предлагаемый способ базируетс  на установленных зависимост хосновных характеристик кристаллографической текстуры от вида напр женного состо ни  и инвариантности к виду напр женного состо ни  предельного значени  ширины дифракционных линий, соответствующего ( тах

Показано, что каждому виду напр женного состо ни  соответствуют определенные типы кристаллографических плоскостей и направлений - идеалные ориентировки ограниченной текстуры , располагаютс  параллельно . фиксирова нным плоскост м и направлени м внешней.поверхности исследуемого элемента.

Так, дл  тонкостенного трубчатого элемента из аустенитной стали при

действии продольного осевого напр жени  ( так , :;t 0,.a(3() самыми идеальными ориентировками ограниченной текстуры  вл ютс  (135 211 110}- 001 и {112} 4 111 в случае одновременного действи  двух компонентов напр жений - продольного 6 и поперечного 6 при п 0,5 наиболее интенсивными станов тс  ориентировки {110} 111 и 110J 112 , а при п 1 - llOi 001 и {110 112 . Дополнительным текстурным показателем вида напр женного состо ни   вл етс  количество кристаллов, формирующих ограниченную и аксиальную текстуру. Дл  сталей аустенитного и мартенситного классов показано, что при одноосном раст жении развиваетс  преимущественно ограниченна  текстура, а при двухосном - аксиальна  текстура сжати  (с осью ПЮ дл  сталей аустенитного класса и ППЗ дл  сталей мартенситного класса, параллельной нормали к поверхности исследуемого тонкостенного элемента) . Усиление аксиальной текстуры при двухосном раст жении про вл етс  в увеличении объемной доли кристаллитов Qeформирующих указанный компонент текстуры, и в уменьшении угла его рассе ни  dL с ростом величины интенсивност ,и деформации .

Из изложенного следует, что рентгеновский анализ кристаллографической текстуры позвол ет определить вид напр женного состо ни , а также качественно оценить величину пластической деформации, соответствующие процессу формообразовани . Более точное определение « проводитс  по результатам измерени  ширины дифракционных линий основной фазы исследуемой стали (i(S;j), отнесенной к найденному виду напр женного состо ни . Принима  во внимание , что предельное значение ширинь дифракционных линий соответствующее максимальной равномерной пластической деформации,  вл етс  инвариантнь1м к виду напр женного состо ни  и использу  эталонные кривые дл  соответствующих значений п по разности значений ( и |Ь (.,-) , отнесенной к определенному способу нагружени , можно определить ресурс пластичности материала.

Как видно из приведенных данных, дл  фиксированных значений ((g;;) вид напр женного состо ни  оказывает существенное вли ние на темп достижени  Р пр I а следовательно, и на ресурс пластичности материала, оцениваемый как разность значений (,) и Е,- соответствующи) и ft (Ч-,)..

На фиг.1 показано изменение физи0 ческого уширени  дифракционной линии (311) -фазы стали Х18Н10Т при пластической деформации в. услови х П 0; 0,5; 1 и 00 (кривые -k соответственно ); на фиг. 2 - .завйЬи5 мость максимальной равномерной пластичности стали Х18Н10Т и предельного значени  физического уширени  дифракционной линии (311) -фазы от величины соотношени  главных напр 0 жений; на фиг. 3 - изменение количества кристаллитов, формирующих аксиальную текстуру сжати  , и yi ла ее рассе ни  cL при пластическом деформировании стали Х18Н10Т в услф

5 ВИЯХ п «о и п 1; на фиг. «вли ние вида напр женного состо ни  на количество кристаллитов,формирующих ограниченную Q и аксиальную текстуру сжати  Gl л-ю стали

0 Х18Н10Т при 1 15%;на фиг. 5 вли ние режима магнитно-импульсной обработки на физическое уширение дифракционных линий j -фазы и степень его отклонени  от предель5 ного значени  дл  найденного значени  п.

П р и м е р. Проводитс  рентгеновский текстурный и структурный анализ материала тонкостенных оболо0 чек, изготовленных из трубчатых заготовок стали Х18Н10Т при трех режимах магнитно-импульсной обработки, характеризующихс  различной энергией и и числом импульсов N. Дл 

5 первого режима обработки U 1,63 ,3 кдж, N 5; дл  второго режима U t кдж, N 3; дл  третьего .режима О 1,6 кдж, N 6.

Claims (2)

1. Дл  определени  ресурса пластичности материала тонкостенных оболочек и вы влени  режима магнитно-импульсной обработки, обеспечивающего его максимальное значение, определ ют ширину рентгеновских интер5 ференции -фазы материала указанных оболочек изготовленных по различным режимам, количество кристаллитов , формирующих ограниченную и аксимальную текстуру, углы рассе ни  последне, а также строили полюсные фигуры, из которых определ ли наиболее интенсивные идеальные ориентировки ограниченной текстуры. Полученные результаты сопоставл ю с соответствующими эталонными данными дл  различных соотношений главных напр жений (см.фиг. 1 и 3).. На основе сопоставлени  данных , текстурного анализа установлено,что при всех рассматриваемых режимах маг нитно-импульсной обработки в материа ле тонкостенных оболочек создаетс  плоское напр женное состо ние, соответствующее отношению главных напр жений п 1. На основе сопоставлени  характера изменени  ширины дифракционных линий -jr -фазы.стали X18HIOT при пластической деформации в услови х д 1 и предельного значени  ширины рентгеновских интерференции , соответствующего (. (см. фиг.1, крива  3, фиг.2), с шири ной соответствующих дифракционных линий - фазы материала тонкостенных оболочек, изготовленных .по различным режимам магнитно-импульсной обработки (фиг.5)л получено, что плотность структурных дефектов в материале тонкостенных оболочек (оцениваема  по ширине его дифракционных линий ), при первых двух режимах магнитнд-импульсной обработки практически достигает предельного значени , и ресурс пластичности материала стремитс  к нулю. При третьем режиме магнитно-импульсной обработки, ширина дифракционных линий -фазы существенно .ниже ее предельного значени  и ресурс пластичности материала возрастает , составл   по критерию(бП - Л 5% Без учета вида напр женного состо ни  .ресурс пласти ности материала по данным ширины его дифракционных линий определить невозможно, так как дл  фиксирован .Р() ного значени  неизвестными  вл ютс -и (} g. соответствующие (Ь. Использование предлагаемого способа определени  качества материалов при пластической деформации обеспечивает , по сравнению с существующими способами, определение вида и уровн  напр женного состо ни , соответствующего процессу формообразовани  тонкостенных элементов конструкций, и учет вли ни  найденных«параметров указанного .процесса на деформативную способность материала, что позвол ет более точно определить допустимую пластическую деформацию, предшествую щую разрушению элемента конструкции, а следовательно, повысить надежность его работы за счет рационального выбрра способа нагружени  в процессе формообразовани . Формула изобретени  Способ определени  качества материалов при пластической деформации, включающий сн тие рентгенограмм эталонных образцов дл  различных видов напр женного состо ни  и различных величин пластической деформации и рентгенограммы исследуемого образца , измерение ширины дифракционных линий основной фазы материала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  ресурса пластичности при двухосном раст жени .и, вид напр женного состо ни  определ ют по количеству кристаллитов , формирующих ограниченную и аксиальную текстуру, углу рассе ни  последней и построению полюсных фигур дл  исследуемого образца, причем полученные данные сопоставл ют с градуироеочными кривыми, построеннь1ми дл  эталонных образцов при различных соотношени х компонентов главных напр жений, определ ют ширину дифракционной линии образца, подвергнутого максимальной равномерной плас1ической деформации, и по отклонению от этого значени  ширины дифракционной линии образца дл  определенного вида напр женного состо ни  суд т о ресурсе пластичности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР , кл. С 01 N 3/28, 1970.
2. 2.Автсэрское свидетельство СССР К 21920, кл. G 01 N 23/20, 1972 (прототип), Ж Интенсионость f5202S деформаций f/, /

   DLlWSr

   5S

   lfl

   F±6$:i

   -€5 of, e/jflf 5

   /7ГОЮ /

   z ft V(