Способ усталостных испытаний металлических материалов

 

Изобретение относится к испытаниям материалов при оценке работоспособности материалов в условиях циклического нагружения. Цель изобретения: повышение точности при сравнительных испытаниях путем снижения погрешностей, связанных с неконтролируемым напряженным состоянием . В образце выращивают усталостную трещину, затем осуществляют стационарное нагружение до уровня напряжений, при котором увеличивали зону пластической деформации перед вершиной трещины. О границе зоны Ьудят по величине коэффициента интенсивности напряжений. Далее определяют размеры зоны стабильного роста трещины и проводят диффузионное насыщение зоны углеродом при локальном нагреве. После осуществления указанных операций проводят последующее циклическое нагружение и фиксируют скорость роста усталостной трещины. 1 ил.

СОЮЗ СОВГ1Т:КИХ

СОЦИАЛИС1И fF СКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Же, ЙИЩЕ@ „Т,;„1 Б vy, Т, - — - "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4946929/28 (22) 19.06.91 (46) 23,05.93. Бюл. N 19 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) А.А.Шанявский (56) Хертцберг Р.В, "Деформация и механика разрушения конструкционных материалов", M.. Металлургия, 1989 г., стр. 459, (54) СПОСОБ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕ РИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытаниям материалов при оценке работоспособности материалов в условиях циклического нагружения, Цель изобретения: повышение точности при сравнительных испытаниях путем

Изобретение относится к испытаниям материалов при оценке работоспособности их в условиях циклического нагружения и направлено на продление длительности сопротивлейия роста усталостных трещин, в том числе, и при имитации условий эксплуатационного нагружения при стендовых испытаниях конструктивных элементов.

Цель изобретения — повышение точности при сравнительных испытаниях за счет снижения погрешностей, связанных с неконтролируемым напряженным состоянием.

На чертеже представлена зависимость скорости роста трещины в прямоугольном образце из стали 17Х2Н4ВА от длины трещины.

Способ поясняется следующим примером, „„Ы )„„1816997 А1 снижения погрешностей, связанных с неконтролируемым напряженным состоянием. В образце выращивают усталостную трещину„затем осуществляют стационарное нагружение до уровня напряжений, при котором увеличивали зону пластической деформации перед вершиной трещины, О границе зоны судят по величине коэффициента интенсивности напряжений. Далее определяют размеры зоны стабильного роста трещины и проводятдиффузионное насыщение зоны углеродом при локальном нагреве. После осуществления указанных операций проводят последующее циклическое нагружение и фиксируют скорость роста усталостной трещины. 1 ил, В плоском образце сечением 5х40 мм из стали 12Х2Н4ВА выращивали усталостную трещину при растяжении по отнулевому циклу с уровнем напряжения 400 МПа. При достижении трещиной длины около 3 мм осуществляли перегрузку до уровня напряжения 500 МПа, при котором несколько увеличивали зону пластической деформации перед вершиной трещины. О границе эоны судили по величине коэффициента интенсивности напряжений, который рассчитывали по известным соотношениям механики разрушения. До уровня напряжений 400

МПа определяли по тем же соотношениям механики разрушения размеры зоны стабильного роста трещины, При этом, исходили из величины коэффициента интенсивности напряжений; определяющего вязкость разрушения материала, равном

1816997

Формула изобретения

15 иН/цала

I °

В у

° 4 °

Составитель А.Шанявский

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор

Редактор Т.Иванова

С.Шекмар

Заказ 1718 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

100 МПа м . Величина зоны составляет около 16 мм. Размер зоны пластической деформации по известному соотношению = 1/2 (К1:)2 для данного материала с пределом текучести 800 МПа составляет около 1 мм. Таким образом, интервал длины эоны насыщения материала составил 4...15 мм. Исходя из этого, проводили насыщение металла углеродом (цементацию) при локальном нагреве в пределах указанного участка, ограничивая его сверху длиной 10 мм. В пределах длины около 6 мм перед вершиной трещины и вне зоны пластической деформации проводили насыщение материала углеродом при нагреве до 540 С в течение 3 ч, Этой длительности было достаточно, чтобы обеспечить проникновение углерода с двух сторон поверхности образца на глубину около 2,5 мм с каждой стороны. После осуществления укаэанных операций проводили последующее циклическое нагружение и фиксировали скорость роста усталостной трещины, Как показано на чертеже на длине трещины около 6 мм было достигнуто максимальное снижение скорости роста трещины с последующим ее возрастанием до первоначальной величины на длине около

10 мм, На основании этой зависимости разность предполагаемого и реализованного роста трещины составила около 2 10 циклов.

Эффективность способа может быть выполнена за счет выбора режимов насыщения материала упрочняющими элементами и соответствующим выбором самих упрочняющих элементов.

Использований изобретения позволяет за счет изменения локальных свойств материала изменять его способность сопрогивляться росту трещины, Это позволяет увеличить длительность работы материала на этапе распространения усталостной трещи5 ны. Причем, по интенсивности снижения скорости роста трещины в одинаковыхусловиях воздействия можно сравнить между собой материалы с точки зрения их способности сопротивляться росту трещины. Мо10 жет быть проведена также локальная термообработка с изменением пластических и упругих характеристик, Способ усталостных испытаний металлических материалов, заключающийся в том, что в образце выращивают трещину путем его циклического нагружения при ста20 ционарном режиме и при изменении формирования зоны пластической деформации и измеряют зону стабильного роста трещины, в пределах которой определяют изменение периода роста трещины при изменении

25 формирования зоны пластической деформации по сравнению со стационарным режимом, отличающийся тем, что. с целью повышения точности при сравнительных испытаниях путем снижения погрешностей.

30 связанных с неконтролируемым напряженным состоянием, изменение формирования зоны пластической деформации осуществляют путем диффузионного насыщения материала образца на участке между зоной

35 пластической деформации в вершине трещины и границей эоны стабильного роста трещины.