Способ определения качества материалов

(23)Приоритет Веудерствеииый вмете СССР по деламивебретеиий и открытий .ата опубликования описания 15. Огг. 82 СТВА МАТЕРИАЛОВ(5 Й СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИИзобретение относится к технике измерения механических свойств материала тонкостенных элементов оболочечного типа и может быть использовано в различных областях машиностроения, авиастроении, ракето- и5 судостроении, где широко применяются указанные элементы конструкций.Известен способ оценки деформативной способности и допустимого прего дела пластичности металлов прй штамповке и обработке давлением, основанный на измерении их структурных и физических характеристик, включающих данные об изменении интегральной интенсивности рентгеновских интерференций 13.Указанный способ определения ресурса пластичности металлов не является достаточно точным, так как не позволяет разделить эффекты влияния на их деформативную способность спо- г1 соба нагружения и плотности структур ных дефектов, а поэтому может быть применен только в жесткой привг зке к определенному виду напряженнсгго состояния. В то же время известно, что различным способам обработки металла давлением соответствуют различные виды напряженного состояния, а степень приближения материала при пластической деформации к предразрушающему состоянию, характеризующая его ресурс пластичности,.существенно зависит от вида напряженногосостояний.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является способ определения качества материалов при пластической деформации, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов.для различного вида напряженного состояния и различной величины пластической деформации и рентгенограммы исслеДуемого образца, измерение ширины,дифракционных линий исследуемого образца и сравне6Как видно из приведенных данных,для фиксированных значений ЯЯ)вид напряженного состояния оказывает существенное влияние на темп достижения ф Пр,. а следовательно, ина ресурс пластичности материала,оцениваемый как разность значенийисоответствующихпрки ф Я),На Фиг.1 показано изменение Физического уширения дифракционной линии (311) у -Фазы стали Х 18 Н 10 Т припластической деформации в условияхи = 0; 0,5; 1 и сс (кривые 1-ч соответственно); на фиг. 2 - .зависимость максимальной равномерной пластичности стали Х 18 Н 10 Т и предельного значения Физического уширениядифракционной линии (311) " -фазы отвеличины соотношения главных напряжений; на фиг. 3 - изменение колицества кристаллитов, формирующих аксиальную текстуру сжатия Й 90, и угла ее рассеянияпри пластическомдеформировании стали Х 18 Н 10 Т в усло-,виях п = со и и = 1; на Фиг. 1влияние вида напряженного состояния на количество кристаллитов,формирующих ограниченную Ц и аксиальную текстуру сжатия 9 40 ) сталиХ 18 Н 10 Т при= 154;на Фиг, 5влияние режима магнитно-импульснойобработки на Физическое уширениедифракционных линий у -Фазы истепень его отклонения от предельного значения для найденного значения и.П р и м е р. Проводится рентгеновский текстурный и структурныйанализ материала тонкостенных оболочек, изготовленных из трубчатых заготовок стали Х 18 Н 10 Т при трех режимах магнитно-импульсной обработки,характеризующихся различной энергией Ои числом импульсов И. Дляпервого режима обработки О = 1,63,3 кдж, И = 5; для второго режимац = М кдж, И = 3; для третьего.режима О = 1,6 кдж, Х = 6.Для определения ресурса пластичности материала тонкостенных оболочек и выявления режима магнитно-импульсной обработки, обеспечивающегоего максимальное значение, определяют ширину рентгеновских интерФеренций-Фазы материала указанных оболочек изготовленных по различным режимам, количество кристаллитов, формирующих ограниченную и 40 5 920 ч 8 действии продольного осевого напря" жения (и:со так как " Ф О.а =0) самыми идеальными ориентировКами ограниченной текстуры являются135211110. 001и112 с 111 ) в случае одновременноГо действия двух компонентов напряжений - продольного 6, и поперечно. го 6 при и = 0,5 наиболее интенсивными становятся ориентировки 10110111 ) и 110112 , а при и = 1 - 110001 7 и 110 с 112 7 , Дополнительным текстурным показателем вида напряженно" го состояния является калицество 5 кристаллов, формирующих ограниченную и аксиальную текстуру. Для сталей аустенитного и мартенситного классов показано, цто при одноосном растяжении развивается преимущественно 20 ограниченная текстура, а при двухосном - аксиальная текстура сжатия (с осью 1103 для сталей аустенитного класса и 1113 для сталей мартенситного класса, параллельной нор мали к поверхности исследуемого тонкостенного элемента), Усиление аксиальной текстуры при двухосном растяжении проявляется в увеличении объемной доли кристаллитов Яф: Формирующих указанный компонент текстуры, и в уменьшении угла его . рассеяния 3. с ростом величины ин" тенсивности деформации ЕИз изложенного следует, что рентгеновский анализ кристаллографицеской текстуры позволяет определить вид напряженного состояния, а также качественно оценить величину пласт тической деформации, соответствующие процессу формообразования. Более точное определение ; прово" дится по результатам измерения ширины дифракционных линий основной фазы исследуемой стали РР), отне- . 45 сенной к найденному виду напряженного состояния. Принимая.во внимание, цто предельное значение ширины дифракционных линий Ф р, соответствующее максимальной равномерной пластической деформации, является инвариантным к виду напряженного состояния и используя эталонные кривые- для соответствующих значений и = Ф( по разности зна. чении Д р иЕ;), отнесеннои нЬ м55 определенному способу нагружения, можно определить ресурс пластичности материала.0481 8 10 20 25 30 З 5 ю 45 50 7 Ч 2аксимальную текстуру, углы рассеянияпоследней, а также строили полюсныефигуры; из которых определяли наиболее интенсивные идеальные ориентировки ограниченной текстуры.Полученные результаты сопоставляютс соответствующими эталонными данными для различных соотношений главныхнапряжений (см.фиг. 1 и 3).На основе сопоставления данныхтекстурного анализа установлено,чтопри всех рассматриваемых режимах маг.нитно-импульсной обработки в материале тонкостенных оболочек создаетсяплоское напряженное состояние, соответствующее отношению главных напряжений и = 1. На основе сопоставления характера изменения ширины дифракционных линий-Фазы сталиХ 18 Н 10 Т при пластической деформациив условиях и = 1 и предельного значения ширины рентгеновских интерференций, соответствующего Е =ф )ван(см, фиг,1, кривая 3, фиг;2), с шириной соответствующих дифракционныхлиний- фазы материала тонкостенных оболочек, изготовленных по различным режимам магнитно-импульснойобработки (Фиг. Я, получено, чтоплотность структурных дефектов в материале тонкостенных оболочек (оцениваемая по ширине его дифракционных линий), при первых двух режимахмагнитнб-импульсной обработки практически достигает предельного значения, и ресурс пластичности материаластремится к нулю. При третьем режимемагнитно-импульсной обработки. ширинадифракционных линий у -фазы существенно ниже ее предельного значения,и ресурс пластичности материала возрастает,составляя по критерию(6 )1 юнак-Е1 = 1 = 5 Ф. Без учета виданапряженного состояния .ресурс пластичности материала по данным шириныего дифракционных линий определитьневозможно, так как для фиксированного значения рф(Е) неизвестнымиявляются и .) ,и Е соответствующие ф,Использование предлагаемого способа определения качества материаловпри пластической деформации обеспечивает, по сравнению с существующимиспособами, определение вида и уровня напряженного состояния, соответствующего процессу формообразования тонкостенных элементов конструкций, и учет влияния найденных параметров указанного процесса на деформативную способность материала, что позволяет более точно определить допустимую пластическую деформацию, предшествую щую разрушению элемента конструкции,а следовательно, повысить надежностьего работы за счет рационального выбора способа нагружения в процессеформообразования Формула изобретенияСпособ определения качества материалов при пластической деформации, включающий снятие рентгенограмм эталонных образцов для различных видов напряженного состояния и различных величин пластической деформации и рентгенограммы исследуемого образца, измерение ширины дифракционных линий основной фазы материала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения ресурса пластичности при двухосном рас тяжении, вид напряженного состояния определяют по количеству кристаллитов, формирующих ограниченную и аксиальную текстуру, углу рассеяния последней и построению полюсных Фигур для исследуемого образца, причем полученные данные сопоставляют с градуировочными кривыми, построенными для эталонных образцов при различных соотношениях компонентов главных напряжений, определяют ширину дифракционной линии образца, подвергнутого максимальной равномерной пластической деформации, и по отклонению от этого значения ширины дифракционной линии образца для определенного вида напряженного состояния судят о ресурсе пластичности. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРй 344327, кл. С 01 И 3/28, 19702. Авторское свидетельство СССРГ 421920, кл. С О 1 Х 23/20, 1972920481 УОфь3 ц У Р ЬкУ ираж 883 Подписно НИИПИ Заказ 232 илиал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектна