Способ определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов

)5 О 01 й 3/42 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ТЕ идетельство СССР01 й 3/40, 1984,идетельство СССР01 М 3/42, 1983,(54) СПОСОБ О МЕХАНИЧЕСКИ ВЕРХНОСТИ СЛ (57) Изобретение свойств материал Изобретение относится к области испытания материалов путем внедрения индентора в образец и может быть использовано для определения физико-механических характеристик поверхностных слоев материалов,Целью предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей процесса .за счет определения степени изменения физико- механических характеристик материалов по глубине путем выделения границ области перехода структурно-измененных объемов материала. бд 00 На фиг, 1 приведен пример ди ервого испытания с фиксацией вто зводной нагрузки на индейтор по го внедрения; на фиг. 2 и 3 - иаграмм повторных испытаний с граммы рой проглубине римеры аиболь(21) 4879635/28. %11рхтвердых материалов АН ов, М.Г,Сторчак и А,Н,КарРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОХАРАКТЕРИСТИК ПОЕВ МАТЕРИАЛОВ тносится к исследованию ов, предназначено для определения физико-механических характеристик поверхности слоев материалов и деталей машин и обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей процесса определения физико-механических характеристик, Это достигается тем, что внедряют индентор под нагрузкой в испытуемый материал, производят выдержку и разгрузку, фиксируют изменение второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения. а повторные циклы испытаний производят в одну точку с наибольшей нагрузкой нэ индентор, соответствующую точкам изменения упомянутой производной. Об искомых физико-механических характеристиках судят по отношению общих площадей диаграмм повторных испытаний. 3 ил,шей нагрузкой на индентор, соответствующей первой и второй точке изменения фиксируемой производной.Способ осуществляется следующим образом.В испытываемый образец внедряют индентор под нагрузкой, производят выдержку и разгрузку с непрерывной регистрацией диаграммы испытаний (фиг. 1) в координатах "нагрузка на индентор - глубина его внедрения". При этом с помощью дифференцирующего блока и специального электронного,устройства фиксируют изменение второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения, На границах перехода к структурно-измененным объемам материала фиксируемое значение производной претерпевает резкое изменение, а на диаграмме появляется излом ветви нагружения,- начало структурно-изменен 1803809ных слоев по отношению к основному объему материала. а 1 - его конец(см. фиг, 1).В точках перехода к структурно-измененным объемам испытываемого материала фиксируют также нагрузку на индентор. Последующие испытания производят в окрестности точки первого испытания. При этих испытаниях наибольшую нагрузку на индентор устанавливают равной величине, при которой фиксируемая вторая производная претерпела изменение, а именно, Р и Р 1. Точек, изменения второй производной может быть одна, две и более, в зависимости от схемы термомеханического нагружения образца и свойств испытываемого материала, При этом последовательность операций при реализации способа остается одной и той же. После каждого повторного.испытания, определяют общую площадь Ь(фиг. 2) и Яц(фиг, 3)диаграмм, по соотношению которых судят о степени изменения физико-механических характеристик мате риала по глубине,Предлагаемый способ был реализован на прецизионном микротвердомере УПМпри испытании образцов размерОм 50 х 20 х 10 из стали 45 твердостью НВ 180220, прошедших механическую обра-.ботку фрезерованием и строганием. По первому циклу испытаний установлено, что первая точка изменения второй производной нагрузки на индентор по глубине его внедрения соответствовала нагрузке на индентор в 80 сН, а вторая - 170 сН. Эти нагрузки приняты наибольшими при проведении повторных испытаний. Отношение площадей диаграмм испытаний составило 0,40, что характеризует степень наклепа образцов от воздействия механической обработки.Техническое решение позволяет обес печить контроль состояния поверхностныхслоев деталей машин и различных материалов, прогнозировать эксплуатационные характеристики испытываемых образкоа и проводить анализ механизма деформирования и разрушения материалов. Формула изобретенияСпособ определения физико-механических характеристик поверхности слоев ма 15 териалов, заключающийся в том, чтовнедряют индентор под нагрузкой в материал, производят выдержку й, разгрузку, непрерывно регистрируют диаграмму.. вдавливания и разгрузки в координатах "на 20 грузка на индентор - глубина внедрения",регистрируют параметры диаграммы и по их. соотношению судят о физико-механическиххарактерисгиках поверхностных слоев материалов, о т л и ч:а ю.щ и й с я тем, что, с25 целью расширения эксплуатационных возможностей способа, на этапе нагруженияфиксируют изменение второй производнойзависимости нагрузки.на индентор по глубине его внедрения, выбирают нагрузки, приЗ 0 которьх,происходит э 1 о изменение, проиэводятповторнЫециклы исггтаний в окрестноститочки поверхности первогоиспытания с наи-большей нагрузкой на индентор, соответствующей выбранным нагрузкам, при этом в85 качестве параметров диаграммы выбираютотношение общих площадей диаграмм повторных испытаний,3803809 Составитель А. Герасимовктор Т, Иванова Техред М.Моргентал Карре Филь ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1052 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, Москва