способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов
Классы МПК: | G01N3/18 при высокой или низкой температуре |
Автор(ы): | Язовских В.М., Кривоносова Е.А., Шумяков В.И., Табатчиков А.С., Летягин И.Ю. |
Патентообладатель(и): | Пермский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-01-18 публикация патента:
27.08.2000 |
Изобретение относится к испытаниям механических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для оценки критической температуры хрупкости низколегированной стали. Способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов заключается в том, что образец охлаждают, нагружают, устанавливают зависимость твердости от температуры. Температурную зависимость твердости описывают формулой
где НВ20o - твердость металла при комнатной температуре;
- коэффициент температурной зависимости твердости; Т - температура, °С; А - константа, связанная с
соотношением A = -4
103+3,3
105![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
. Затем определяют коэффициент температурной зависимости
и критическую температуру хрупкости. Изобретение позволяет с высокой точностью, без больших трудо- и материальных затрат определять критическую температуру хрупкости сварных швов на низкоуглеродиcтой стали. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329t.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Формула изобретения
1. Способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, заключающийся в том, что образец охлаждают, нагружают, устанавливают зависимость твердости от температуры, отличающийся тем, что температурную зависимость твердости описывают формулой![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-7t.gif)
где
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-8t.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
T - температура, oC;
A - константа, связанная с
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
затем определяют коэффициент температурной зависимости
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Tкр= K1
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
где эмпирические коэффициенты равны K1 = 7,178
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к испытаниям механических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для оценки критической температуры хрупкости низколегированной стали. Известен способ оценки критической температуры хрупкости по ударной вязкости, основанный на ударном разрушении образцов, охлажденных до различных температур [1]. Для данного способа характерна высокая трудоемкость подготовки образцов, а также необходимость проведения большого количества испытаний для достоверной оценки критической температуры хрупкости. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения критической температуры хрупкости [2], который принимается за прототип. По способу, описанному в прототипе, для оценки критической температуры хрупкости образец охлаждают, нагружают, устанавливают зависимость твердости НВ от температуры, по ней определяют тангенс угла наклона к оси температур и по степени крутизны этой зависимости![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155028/945.gif)
lnTкp = k1ln
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155028/945.gif)
где
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155028/945.gif)
k1 и k2 - экспериментальные коэффициенты для каждого типа металла и сплава. Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата в прототипе, являются неизбежные искажения результатов при определении коэффициента
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-3t.gif)
где
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-4t.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
T - температура, oC,
A - константа, связанная с
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Затем определяют коэффициент температурной зависимости
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Tкр = K1
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
где эмпирические коэффициенты равны K1=7, 178
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-5t.gif)
где НВ20o - твердость металла при комнатной температуре;
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
T - температура, oC,
A - константа, связанная с
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
A = -4
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Это соотношение установлено на основе предварительных экспериментов по результатам испытания на твердость 30 образцов сварных швов. Сварные швы были выполнены электродами, состав варьируемых компонентов которых приведен в таблице (остальное до 100% - ильменит). Далее на основе этой зависимости устанавливали температурный коэффициент твердости
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Для нахождения эмпирической взаимосвязи между критической температурой хрупкости и коэффициентом
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
Tкр = K1
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
где коэффициенты K1, K2 и К3, зависящие от типа стали и чистоты металла по неметаллическим включениям. Эти коэффициенты получали при математической обработке экспериментальных данных методом наименьших квадратов. Для сварных швов на низкоуглеродистой стали они равны соответственно:
K1 = 7,178
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
К2 = -1,09
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155017/183.gif)
К3 = -105,513. (4)
Степень интенсивности охрупчивания адекватно оценивается температурным коэффициентом твердости
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155329/2155329-6t.gif)
где X1, X2, X3, X4 - содержание компонентов электродного покрытия (в соответствии с таблицей). Корреляция расчетных и экспериментальных данных для данного уравнения составила 0,81 по сравнению с прототипом, для которого корреляция - 0,64. Таким образом, для оценки критической температуры хрупкости металла по предлагаемому способу достаточно измерить его твердость при охлаждении (без изготовления специальных образцов), определить по алгоритму формул (1) - (2) коэффициент температурной зависимости твердости
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов, патент № 2155329](/images/patents/316/2155050/946.gif)
1. ГОСТ 9454-78. Метод испытаний на ударный изгиб при различных температурах. - М, 1994. 2. Патент RU N 2095783, М.кл. G 01 N 3/18, 1997.
Класс G01N3/18 при высокой или низкой температуре