Способ подготовки стальных образцов к испытаниям на вязкость разрушения

СОНИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЗРщЯЦц 11 д" сасе, ,ТЕ А,Ф 11,;","1;, 1(71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промьппленности(56) Авторское свидетельство СССР Ф 271853, кл. 0 01 Й 1/28, 1969.Броун У, Сроули Дж. Испытания высокопрочных механических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. М.: Мир,.1972, с.67.(54)(57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ К ИСПЫТАНИЯМ .НА ВЯЗКОСТЬРАЗРУШЕНИЯ, преимущественно образцовиз высокоуглеродистых и высоколеги(19) (11)д 4 С 21 Р 8/00, С 01 Н 1/00 рованных сталей, включающий изготовление образца с надрезомнагрев до температуры выше Ас, выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения време, ни испытаний на вязкость разрушения, образец изготавливают с припуском, нагрев, выдержку и охлаждение осуществляют на воздухе с формированием обеэуглероженного слоя, при этом припуск выбирают не менее предельной глубины обезуглероженного слоя, а затем удаляют этот слой с поверхности образца за исключением места надреза.2. Способ по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что обезуглероженный слой толщиной 0,1-1,0 мм формируют нагревом до температуры вьппе Ас с выдержкой в течение 20- 120 мин.10 15 55 Изобретение относится к механическим испытаниям образцов, конкретнее к испытаниям на вязкость разрушения в условиях плоской деформации, а именно к способам подготовки образцов, преимущественно иэ высокоуглеродистых и высоколегированных сталей, к испытаниям.Цель изобретения - сокращение времени испытаний на вязкость разрушения.Сущность изобретения состоит в следующем.Из заготовки испытываемой стали изготавливают одним из видов механической обработки призматическийобразец, размеры которого (длина,ширина и высота) имеют припуск,превращающий предельную толщину обезуглероженного слоя. Затем предварительный образец подвергают термической обработке закалке с отпуском или нормализации. При этом процесс ведут на открытом воздухе, в результате чего происходит обеэуглероживание поверхностного слоя, т.е. кислород воздуха окисляет железо и растворенные в нем углерод и карбиды. Прежде всего имеет место окисление углерода поверхностного слоя, который переходит в газовую фазу. Скорость обезуглероживания определяется скоростью диффузии углерода. Толщина обезуглероженного слоя в зависимости от марки стали зависит от температуры и продолжительности нагрева.Затем после завершения термической обработки механическим путем удаляют заданный припуск, включающий в себя предельно возможную 1,по условиям термической обработки ) толщину обезуглероженного слоя, со всей поверхности образца эа исключением 1-образной выемкй, т.е, доводят образец до стандартных размеров по условиям последующего испытания на вязкость разрушения. После этого с помощью вибратора к образцу приклады. вают циклическую нагрузку с заданным числом циклов в интервале 20000 - 100000. Образование трещины наблюдают визуально. Указанное число циклов обеспечивает размер усталостной трещины в пределах 1,5-2,5 мм.Образование усталостной трещины у аысокопрочных высокоуглеродистых легированных сталей объясняется 20 25 30 35 40 45 50 тем, что в результате обезуглероживания поверхности в основании надреза происходит разупрочнение стали в локальном участке, являющемся концентратором напряжений.Наличие мягкого, раэупрочненного локального участка существенно снижает усталостную прочность, облегчая зарождение усталостной трещины под действием циклической нагрузки,Экспериментально установлено, что обезуглероженный слой получают в интервале 0,1-1,0 мм. Режим термической обработки, используемый для испытьваемой стали, должен предусматривать на открытом воздухе до температуры не ниже точки Ас, в течениене менее 20 мин поскольку иначебудет сформирован слой, меньший, чем0,1 мм величины, а это не позволитгарантированно получить усталостнуютрещину, Предельное время не превышает 120 мин по условиям термической обработки (все виды, использу- .емые для данного класса сталей) иобеспечивает толщину слоя не более1,0 мм.П р и м е р. Иэ заготовок иэ испытьваемых сталей 60 С 2 и 60 ХГС былиполучены фрезерованием предварительные образцы с надрезом с припуском .1 мм на каждую из сторон при размерах стандартного .образца: 5 10 ф 80 мм.Затем образцы подвергают термическойобработке - закалке с отпуском (конкретные режимы приведены в таблице),Нагрев проводят на воздухе в течениеЭО мин. На поверхности образцовформируется обезуглероженный слой,который затем сошлифовывают со всейповерхности, кроме надреза, на величину припуска, т.е. в размер стандартного образца. На поверхностиобразца на расстоянии 2 мм от вершины угла надреза наносят риску, затем образец подвергают циклическойнагрузке на вибраторе.Образованные трещины наблюдаютвизуально по достижению ею риски,В этот момент действие циклическойнагрузки прекращают.В таблице приведены результатыиспытаний,Предлагаемый способ нанесенияусталостной трещины на образцах,прошедших термическую обработку,позволяет проводить оценку сопротивления хрупкому разрушению по такомуважному критерию линейной механики)217892 Число циклов до нанесениятрещины глубиной 2 мм Марки стали Предлагаемыйспособ Известныйспособ 60 С 2 (1 Ас,510 1500022000 2000 до 220000 3200072000 430 до 240000 3200080000 390 6 ОХГС (1 Ас 760 С)510 1500025000200000 430 200000 390 У Трещина не образовалась Составитель А.Кулемин Редактор М.Парфенова Техред Л.Микеш Корректор М.МаксимишинецЗаказ 1084/32 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 разрушения, как К - коэффициентывязкости разрушения на высокоуглеродистык сталях (рессорно-пружинных,штамповых и т,д.), в особенностипосле Лизкого отпуска, что существенно 1 расширяет границы исполь" Температура,оС отускас = 60 мин= 30 мин) зования способа. Одновременно способ упрощает и ,удешевляет сам процесс термической обработки, таккак отпадает необходимость в защитныхатмосферах и оборудовании для ихсоздания. 360005000030000550004000094000