Способ диагностики шейки в деформируемом образце аустенитной стали

(55 С 01 М 27/72 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР, Бюл, МЗ т ядерной ксимкин ая лабор физики АН Каэ 7,тория, 19 ЕЙКИ В ДЕ АУСТЕНИТ АГНОСТИКИ М ОБРАЗЦЕ тоды исследования и и неоднородностей ций микрообъектов. ование:ной оцех дефор Изобретение относится к методам исследования и количественной оценки распределений пластических деформаций в объектах и может быть использовано для определения ресурса пластичности материалов.Известен способ исследования неоднородностей пластических деформаций и обнаружения признаков начала образования шейки с помощью координатной длительной сетки, наносимой механическим или типографическим методом на поверхность образца перед деформированием. Наблюдая за характером искажения ячеек сетки и проводя соответствующие измерения, судят о распределении пластической деформации и появления неоднородностей в исследуемом деформируемом объеме, Недостатком метода является необходимость специального оборудования для нанесения сетки и повышенная трудоемкость эксперимента, обусловленная частотой измерения координат узлов сетки,тельнтакже опера ной о(21) 4827756 (22) 21,05.90 (46) 23,01.93 71) Институ (72) О.П. Ма (56) Заводс с. 77-78. (54) СПОСО ФОРМИРУ НОЙ СТАЛ (57) Исполь количестве пластически КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Сущность изобретения: деформируют образец с постоянной скоростью растяжения. Определяют количество образующейся при растяжении магнитной фазы и ее распределение по рабочей длине, При этом с помощью графика изменения содержания феррофазы находят величину удлинения, соответствующую точке расхождения огибающих, проведенных по экстремальным значениям намагниченности различных участков образца, а также фиксируют место на образце, где содержание феррофаэы максимально. 3 ил,Известен также метод, в котором о степени неоднородности деформации судят по изменению твердости материала в данном локальном объеме. В этом случае распределение деформаций определяют косвенно, что предопределяет значительную неточность измерений.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, в котором для раннего обнаружения шейки используют статическую характеристику, количественно отражающую изменения деформаций всей совокупности ячеек поля координатной сетки в процессе растяжения образца с учетом особенностей изменения формоизменений отдельных ячеек.Недостатком указанного способа является значительная трудоемкость и сравнио низкая чувствительность методики, аобязательное участие в измерениях тора, что не гарантирует беэошибочбработки.Цель изобретения - повышение точности и производительности способа и упрощение процедуры измерений,Указанная цель достигается тем, что используется склонность аустенитной мета- стабильной стали к мартенситному у-+а превращению при деформации, в результате,чего в,атали обцазуется и с ростом удлинения накапливается ферромагнитная а-фаза, Во.время растяжения неоднократно определяют количество мартенситной фазы и ее распределение по длине образца, Далее по экстремальным точкам распределений, соответствующих различным этапам деформирования, проводят огибающие и находят величину удлинения, при,которой огибающие разветвляются. Этот момент растяжения означает локализацию деформации - начало образования шейки, о наступлении которой судят по неоднородному распределению ферромагнитной фазы, Благодаря высокой чувствительности магнитного метода измерения локализацию деформации можно зарегистрировать значительно раньше, чем известным методом координатных сеток, Кроме того, предлагаемая методика измерения и обработки легко поддается автоматизации, что позволяет исключить участие в эксперименте оператора и предотвращает объективные ошибки, присущие методу сеток.На фиг, 1 представлена машинная диаграмма растяжения в координатах нагрузка (р) - удлинение (д ) стального образца; на фиг. 2 - экспериментальная кривая зависимости содержания а-фазы (Ф) от удлинения образца, регистрируемая синхронно с диаграммой (для получения этой зависимости используют феррозонд, который заставляют сканировать по поверхности деформируемого образца вдоль оси растяжения; каждый У-образный участок на кривой представляет собой распределение ферромагнитной фазы по длине образца при перемещении феррозонда от одного захвата машины до противоположного и обратно); на фиг, 3 показан образец и графики распределения в нем сг-фазы в отдельные моменты пластического деформирования (-В), соответствующие удлинению образца на ЬД у, Анализируя экспериментально полученные графики, можно видеть, что кривая ф - Дначинается в точке с ординатой Ь и и до Д ш является гладкой, монотонно возрастающей функцией, Такое поведение отражает тот факт, что количество магнитной феррофазы в образце до удлинения Д и остается на уровне фона, а выше начинает увеличиваться, При этом распределение ее по образцу однородно вплоть до Дш, что свидетельствует также о равномер-.ности деформации образца. В области удлинений, больших, чем Дш монотонность роста функции Ф - Ьнарушается, что связано с тем обстоятельством, что в образце к данному моменту выявился участок, где концентрация ферромагнитной фазы выше, чем в среднем по обьему, т. е. образовалось место локализации деформации, Если соединить экстремальные точки огибающими а, б, в (фиг, 2), то видно, что они расходятся иэ одной точки с ординатой Д ш, которая, очевидно, соответствует моменту появления в образце шейки.Таким образом, в предлагаемом способе диагноз образования шейки в деформируемом образце можно установить, как 20 толькодостигается удлинение(ди), при котором на графике изменения магнитных свойств появляется неоднородность, а это значительно раньше, чем в образце регистрируется шейка, видимая в микроскоп 25 (д)Для определения участка образца, гдезарождается шейка, достаточно зафиксировать место, в котором находится щуп ферро- сзонда, когда его показания максимальны,П р и м е р. Исследовали нержавеющуюсталь 12 Х 18 Н 10 Т. Эксперименты проводили на цилиндрических образцах для механических испытаний диаметром 1,7 и длиной рабочей части 10 мм. Первоначально материал переводили в аустенитно-парамагнитное состояние путем нагрева до 1050 С, выдержке при этой температуре в течение 30 мин и последующего охлаждения в воде.Термообработанные образцы деформировали растяжением на испытательной машине "Инстрон" при комнатной температуре со скоростью 0,5 мм/мин. В определенные моменты времени растяжение прерывали и на инструментальном мик роскопе измеряли диаметр образца вразличных точках рабочей длины с точностью + 1 мкм, фиксируя таким образом появление видимой шейки. Поскольку известно, что низкотемпературная дефор мация исследуемой стали сопровождаетсяфазовым превращением аустенит-мартенсит, а образующаяся мартенситная фаза является ферромагнитной, то в ходе растяжения регистрировали изменение 55 магнитных свойств стали. Для этого использовали измеритель ферромагнитной фазы типа 1.053 (ФРГ), позволяющий определять в локальной области диаметром 1,5 мм количество магнитной фазы в пределах от 0,31789916 до 50;. Щуп (зонд Ферстера) закрепляется на подвижном захвате разрывной машины и с помощью электродвигателя перемещается со скоростью 80 мм/мин по рабочей части образца вдоль оси растяжения. Результаты эксперимента приведены на фиг.1-3, Анализ получаемых одновременно кривых деформацион ного упрочнения и зависимо 10 обретения уеийянем,о Формула изСпособ диагностик мом образце аустенитн одноосное растяжен ной скоростью, о т л что, с целью повыше водительности спосо ой стали, включающ е образца с посто ичающийся т ия точности и про а, определяют мно сти количества феррофазы от удлинения позволяет утверждать, что при данных условиях шейки образуется при деформации 44.Эта величина значительно меньше, чем пол ученная в результате измерений диаметровстального образца на микроскопе (60 ф 6), Оказалось, что в данном случае шейка образовалась ближе к левому концу образца. кратно распределение ферромагнитной фазы, образующейся в процессе растяжения образца по его длине, затем на полученных распределениях определяют точку, соответствующую появлению экстремумов, а абсцисса полученной точки соответствует началу образования шейки в образце.,2 оффцо Удаинени едактор Г,Бельск орректор З,Салк Заказ 346 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 4 о Ф