способ статического механического испытания сталей и сплавов в сложнонагруженном состоянии

Формула изобретения

Способ статического механического испытания сталей и сплавов в сложнонагруженном состоянии, включающий сплющивание трубного образца между двумя гладкими жесткими параллельными плоскостями с постоянной скоростью, отличающийся тем, что испытание производится до разрушения образца, во время испытания записывается диаграмма зависимости приложенной к образцу нагрузки от деформации образца, по которой определяются следующие характеристики образца: модуль упругости при сплющивании, предел пропорциональности при сплющивании, предел текучести при сплющивании, временное сопротивление разрушению при сплющивании, максимальная деформация при образовании первой трещины, а также кинетика разрушения, характеризующая степень вязкости разрушения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, преимущественно к испытаниям материалов, и может использоваться при контроле качества сталей и сплавов.

Известен метод испытания на растяжение (ГОСТ 1497-84), заключающийся в одноосном растяжении образцов с постоянной скоростью до их разрушения с записью диаграммы растяжения, по которой определяются основные механические характеристики образца. Но для испытаний по этому методу необходимо изготовление образцов относительно больших размеров, относительно сложной формы с относительно высокими требованиями к точности их изготовления и качеству поверхности, что обуславливает повышенную ресурсоемкость, трудоемкость и стоимость изготовления образцов. Кроме того, данный метод не позволяет проводить испытания образцов в сложнонагруженном состоянии, и при испытании образцов из хрупких материалов метод испытания на растяжение не позволяет оценить степень пластичности последних.

Также известен метод испытания труб на сплющивание (ГОСТ 8695-75), подразумевающий испытание сложнонагруженных образцов, заключающийся в сплющивании с постоянной скоростью трубного образца между двумя параллельными гладкими жесткими плоскостями до заранее установленной величины. После чего производится визуальный контроль отсутствия трещин на внешней и внутренней поверхностях образца. Но данный метод не позволяет определять и сравнивать механические характеристики образцов. Кроме того, точность метода определяется субъективными особенностями оператора, так как контроль трещин производится визуально, что обуславливает низкую точность измерений.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ статического механического испытания сталей и сплавов в сложнонагруженном состоянии с использованием записи диаграммы нагружения образца во время его испытания, по которой определяются основные механические свойства образца.

Указанный технический результат обеспечивается заявляемым способом статического механического испытания сталей и сплавов в сложнонагруженном состоянии, включающим сплющивание трубного образца между двумя гладкими жесткими параллельными плоскостями с постоянной скоростью до разрушения образца, записью диаграммы нагружения и определением по ней механических характеристик образца: модуля упругости, предела пропорциональности, предела текучести, временного сопротивления разрушению и максимальной деформации при образовании первой трещины.

Предлагаемый способ был реализован при испытаниях образцов из стали 30ХГСА после различных видов ее термической обработки. Цилиндрические трубные образцы изготавливались в соответствии с ГОСТ 8695-75 и имели следующие размеры: внутренний диаметр - 10 мм, наружный диаметр - 12 мм, толщина стенки - 1 мм, длина - 15 мм. Испытание образцов на сплющивание производилось на испытательной машине INSTRON 3382K7046 со скоростью 1 мм/мин. Во время испытаний производилась запись диаграммы нагружения (см. фиг.1), по которой рассчитывались следующие механические характеристики: модуль упругости при сплющивании (Е_с), условный предел текучести при сплющивании ( _0,2.с), предел прочности при сплющивании ( _в.с), максимальная деформация при образовании первой трещины ( _max.c), а также оценивалась степень вязкости разрушения по количеству трещин до разрушения, снижению нагрузки во время распространения трещины и по деформации между трещинами.

Так как предлагаемый способ испытаний подразумевает сложный характер нагружения, то полученные значения механических свойств не представляется возможным перевести в значения традиционных характеристик ( _в, _0,2, , , и т.д.), но их можно использовать для качественного сравнения механических свойств образцов.

Предлагаемый способ позволяет расширить количество оцениваемых механических характеристик, определяемых при испытании на сплющивание, при сохранении низкой ресурсоемкости, трудоемкости и стоимости испытаний.