Способ определения температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали

)5 6 01 й 25/02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ зогрева материаняющейся третсутстауют.деления рассеяпри вибрационий определить тепла путем изстей изменения вибрации и без Данный способ не и лять локальный разогрев м норазовом нагружении.Известен также спас температуры локального р вершины трещины, согла разцы стали деформирую при этом с помощью хром ре зволяет оатериала одления али у у обения, иевых об опредеазогрева стсно которомт до разрушельалюмин ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОч 1 У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 303574, кл. 6 01 й 25/00.п)а У., Мааде Т, Тепрегатоге чагаоп аззосатед ай зтаЫе сгасК цгаччт) ота Фе Тгастоге то 9 Ьпезз Яаое//Воеси о 1 йе ЯЯМЕ, 1981, ч, 24. 110, 192, р. 1333 - 1340. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛОКАЛЬНОГО РАЗОГРЕВА МЕТАСТАБИЛЬНОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ Изобретение относится к способам исследования тепловых свойств вещества, конкретнее к способам определения локальной температуры метастабильных аустенитных сталей у вершины трещины.При распространении трещины в мета- стабильных аустенитных сталях, в зоне пластической деформации у вершины трещины протекают два конкурирующих процесса: пластическая деформация, благоприятству- . ющая мартенситным превращениям, и локальный разогрев материала, препятствующий таким превращениям. Температура, а следовательно, и фазовый состав стали в локальном объеме материала у вершины трещины определяют сопротивление таких сталей распространению трещины. Однако точные методы измерения(57) Изобретение касается исследования фазового состава и фазовых превращений, определения температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали у вершины трещины, Для повышения точности определения по предлагаемому способу используют серию образцов, деформированных со скоростью не более 3 10 м/с при различных температурах Ть Образцы охлаждают до Т 2Тн и устанавливают их фазовый состав Р, Температуру локального разогрева определяют по корреляции между Т 1 ь Т 2 и , 1 ил. температуры локального ра ала у вершины распростр щины в настоящее время оИзвестен способ опре ния энергии в материале ном нагреве, позволяющ количество выделившегося мерения разности скоро температуры образца при него,термопар измеряют разницу температур между исследуемой точкой вблизи вершины трещины и реперной точкой, находящейся далеко от верщины трещины.По данному способу исследуемая точка измерения температуры должна быть расположена на расстоянии 3 - 5 мм от вершины трещины для того, чтобы отверстие, куда вставляется термопара, не внесло возмущений в поле напряжений вокруг вершины трещины, Это не позволяет с высокой точностью определять локальный разогрев стали непосредственно у вершины трещины.Цель изобретения - повышение точности определения.Поставленная цель достигается тем, что дополнительно используют серию образцов из исследуемой стали, деформацию до разрушения которых производят со скоростью нагружения не более 3 10 м/с(что исключает локальный разогрев) при различных температурах Т 1, расположенных выше температуры разрушения образца стали Т Т 2 Т), После разрушения образцы охла;кдают до Тг, затем производит рентгенографическое определение фазового состава Г поверхности изломов всех образцов. Устанавливают зависимость между величинами Г, Т 1 и Т 2, после чего с помощью атой зависимости определяют температуру локального разогрева местабильной аустенитной стали у вершины трещины. Для этого сопоставляют количество мартенситной формы на поверхности излома исследуемого образца стали и охлажденных до Т 2 образцов исследуемой стали, выделив среди последних такой излом, в котором количество мартенситной фазы будет равно количеству данной фазы на поверхности излома образца стали. В этом случае можно считать, что температура разрушения образца будет равна локальной температуре у вершины рапространяющейся трещины исследуемого образца стали, так как обеспечило образование одинакового количества мартенситной фазы, Такое утверждение справедливо при условии одинаковой степени пластической деформации на поверхности изломов стали и образцов, которое в случае аустенитных сталей соблюдается достаточно строго. Другим условием реализации предлагаемого способа является выбор стали, в которой тбчка начала мартенситныхпревращений при деформации М и точка начала мартенситных превращений при охлаждении деформированной стали должны находиться выше температуры Т 2.Для обоснования способа выбрана метастабильная устенитная сталь Н 26 ТЗ в за 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 каленном состоянии. При охлаждении ниже 20 С заданная сталь испытывает мартен- ситные превращения (Мн= -20 С).Ударные испытания образцов проводят в интервале температур от 20 до 196 С на маятниковом копре МК-ЗО. Статические испытания образцов проводят на машине универсальной для испытаний материалов 1958 У-1 при скорости перемещения захватов 0,02 мммин. Полученные изломы подвергают рентгеноструктурному анализу.На чертеже представлена температурная зависимость количества а-мартенсита в закаленной стали Н 26 ТЗ; 1 - в стали при ее охлаждении (мартенсит охлаждения); 2 - на поверхности ударных изломов, полученных при различных температурах испытания, а также на поверхности статических изломов, полученных при скорости нагружения 0,02 ммlмин и температурах 40 (кривая 3), 70(кривая 4) и 100 С(кривая 5) и охлажденных до различных температур,Видно, что с понижением температуры испытания количество а -мартенсита на поверхности ударных изломов увеличивается,Для определения температуры локального разогрева и фазового состава стали Н 25 ТЗ у вершины трещины в ударном образце, испытанном при 20 С (при 20 С в стали отсутствует мартенсит охлаждения и не требуется предварительного охлаждения статических образцов), проведена серия статических испытаний образцов с малой скоростью деформации в интервале температур 40-100 С. Полученные изломы охлаждены до 20 и -20 С и т д, Излом, полученный при 70 С (по предварительно проведенным исследованиям именно зта температура оказалась искомой), после испытания перенесен без охлаждения в камеру высокотемпературной приставки к рентгеновскому дифрактометру ДРОН - 1,5 и определено качество - мартенсита на поверхности излома при 70 С. После охлаждения изломов определено количество а-мартенсита на их поверхности, Из чертежа (кривые 2 и 4) видно, что количество -мартенсита на поверхности статического излома, полученного при 70 С и охлажденного до 20 С, равно количеству а-мартен- сита на поверхности ударного излома, испытанного при 20 С, Для примера приведены результаты исследований статических изломов, полученных при 40 С (кривая 3) и 100 С (кривая 5). Следовательно, локальная температура при разрушении ударного образца при 20 С равна 70 С, а количествоа -мартенсита в зоне пластической деформации у вершины трещины составляет 50(кривая 4). После прохождения трещины поверхность излома ударного образца охлаждается до 20 С, вследствие чего количество 5а -мартенсита увеличивается до60,На количество а-мартенсита оказываетвлияние не только температура, но и степень пластической деформации, Для корректного определения температуры 10локального разогрева метастабильной аустенитной стали по предлагаемому способунеобходимым условием является наличиеодинаковой пластической деформации какна поверхности исследуемой стали, так и 15излома образцов. Для оценки пластическойдеформации сопоставляют ширину дифракционной линии (211)Кс а -фазы, полученную при рентгенографировании ударных истатических изломов (шероховатость изломов во всех случаях практически одинаковая), Разрушение стали Н 26 ТЗ при низкихтемпературах не сопровождается охрупчиванием, изломы остаются вязкими, Поэтомуширина дифракционной линии, полученная 25с поверхности таких изломов, остаетсяпрактически постоянной,Ширина дифракционной линии (211) К,и - фазы, полученная с поверхности ударйых изломов, приведена в таблице. 30Ширина дифракционной линии, полученной с поверхности статического излома при 70 С равна 3,2 10 рад, Онапрактически равна ширине линии, полученной с поверхности ударных изломов. 35Одинаковое значение ширины дифракци-.онной линии свидетельствует и об одинаковой степени пластической деформацииимеющей место на поверхности указан 40 ных изломов, Следовательно измерение фазового состава на поверхности изломовобусловлено только температурой стали.Таким образом, предлагаемый способ позволяет в метастабильных аустенитных сталях определять температуру локального разогрева у вершины распространяющейся трещины. Использование йзобретения позволит более корректно судить о влиянии температуры испытания на свойства и механизм разрушения данного класса сталей, а в практике технической экспертизы - более точно оценивать температуру разрушения деталей машин, и, следовательно, более достоверно устанавливать истинную причину такого разрушения. Ф о рмул а изобретен ия Способ определения температуры локального разогрева метастабильной аустенитной стали у вершины трещины, включающий деформацию до разрушения образца стали и измерение температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения используют серию образцов из исследуемой стали, деформацию проводят со скоростью нагружения не более 3 10 м/с при различных температурах Тн, после разрушения образцы охлаждают до температуры Т 2 Т 1 ь затем проводят рентгенографическое определение фазового состава Г поверхности изломов образцов, устанавливают зависимость между величинами Г, Тп и Т 2 ь по которой определяют температуру локального разогрева мета- стабильной эустенитной стали у вершины трещины.% Составитель Г.КлевцТехред М,Моргентал р. М.Демчик Редактор Н,Рогули о венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина роиз аказ 948 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5