×
10.12.2015
216.013.96d9

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к материаловедению, а именно к способам исследования образцов металлических материалов путем приложения к ним динамической (ударной) кратковременной нагрузки, и может быть использовано для определения вязкости металлических материалов. Сущность: осуществляют испытания на ударный изгиб призматических образцов с надрезом с записью кривой разрушения в координатах нагрузка - смещение бойка путем идентификации на ней характерных точек. На полученной кривой разрушения выделяют линейный ниспадающий участок, идентифицируют на нем значения нагрузки F, F и смещения S, S, соответствующие началу и окончанию данной стадии разрушения, находят площадь под выделенным участком, а уровень вязкости K определяют по формуле. Технический результат: возможность определения характеристик вязкости для аттестации недоломанных образцов. 2 ил.
Основные результаты: Способ определения вязкости металлических материалов при испытаниях на ударный изгиб призматических образцов с надрезом с записью кривой разрушения в координатах нагрузка - смещение бойка путем идентификации на ней характерных точек, отличающийся тем, что на полученной кривой разрушения выделяют линейный ниспадающий участок, идентифицируют на нем значения нагрузки F, F и смещения S, S, соответствующие началу и окончанию данной стадии разрушения, находят площадь под выделенным участком, а уровень вязкости K определяют по формуле:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к материаловедению, а именно к способам исследования образцов металлических материалов путем приложения к ним динамической (ударной) кратковременной нагрузки, и может быть использовано для определения вязкости металлических материалов.

При работе деталей машин и конструкций возможны динамические нагрузки, при которых многие, даже высокопластичные металлы проявляют склонность к хрупкому разрушению. Опасность разрушения усиливают надрезы - концентраторы напряжений. Для оценки склонности металла к хрупкому разрушению под влиянием этих факторов проводят динамические испытания на ударный изгиб на маятниковых копрах (ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. М.: Изд-во стандартов, 19 с.).

При этом стандартный призматический образец с надрезом испытывают путем приложения к нему динамической нагрузки по схеме трехточечного изгиба, а по показаниям копра измеряют работу удара А, Дж, которая при делении на площадь образца в месте надреза дает значение ударной вязкости KCV, МДж/м2 (здесь для образца с V-образным типом надреза). Ударная вязкость из всех характеристик механических свойств наиболее чувствительна к снижению температуры, поэтому испытания на ударную вязкость при пониженных температурах используют для определения порога хладноломкости tXP - температуры или интервала температур, в котором происходит снижение ударной вязкости.

Общим требованием к испытаниям на ударную вязкость является осуществление перехода металла в хрупкое состояние при температурах, легко достижимых в лабораторных условиях (tисп=+100…-100°C). Однако в случае отсутствия явного вязкохрупкого перехода в этом диапазоне температур, например в случае высоковязких материалов, определить tXP затруднительно.

Высоковязкими материалами считаются те, которые разрушаются вязко и с высокой энергоемкостью в широком диапазоне отрицательных температур испытаний tисп≅-40…-100°C. Примером таких высоковязких материалов являются низкоуглеродистые стали типа 05Г2МФ, используемые для нефте- и газопроводов нового поколения. Главным требованием к металлу таких труб является то, что он должен работать в условиях, далеких от появления хрупкого механизма разрушения, и иметь уровень ударной вязкости KCV≥2,5 МДж/м2 при tисп=-40°C.

Результаты испытаний на ударный изгиб свидетельствуют об очень высоком уровне ударной вязкости таких сталей (KCV≥1,5 МДж/м2 при tисп=-80°C). На сериальных кривых KCV=f(tисп) не наблюдается явного вязкохрупкого перехода, полностью хрупкое разрушение наступает только при tисп<-100°C, а образцы полностью не разрушаются вплоть до tисп=-80°C. Кроме того, согласно приведенному выше стандарту, если в результате испытания образец не разрушился, то показатель качества материала (ударная вязкость) считается неустановленным. Таким образом, необходим другой подход для определения вязкости высоковязких материалов при испытаниях на ударный изгиб.

Известен способ определения вязкости разрушения материалов при статическом изгибе призматических образцов с острой трещиной с записью диаграмм разрушения (Пат. 2009463. Российская Федерация, МПК G01N 3/00. Способ определения вязкости разрушения материала / Водопьянов В.И., Белов А.А., Лобанов С.М. Волгоградский политехнический институт - №4935986/28, опубл. 15.03.94).

Особенностью данного способа является то, что в момент страгивания острой трещин, по диаграмме разрушения определяют коэффициент сопротивления смещению η, а величину смещения fA и соответствующее значение нагрузки FA принимают за параметры сопротивления исследуемого материала разрушению.

Однако усложнение эксперимента, связанное с необходимостью перестройки диаграммы разрушения в координаты «сопротивление смещению η - смещение f», обуславливает появление погрешности измерения, а следовательно, понижение точности определения измеряемых характеристик.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому методу является способ определения вязкости металлических материалов при испытании на ударный изгиб образцов с V-образным надрезом с записью осциллограмм разрушения (ASTM E2298. Standard test method for instrumented impact testing of metallic materials, 2013. 9 p.).

Способ заключается в выполнении следующих операций:

- нанесение V-образного надреза на боковую поверхность призматического образца;

- ударный изгиб образца с надрезом (приложение динамической нагрузки) с одновременной записью кривой в координатах «нагрузка F - смещение S»;

- определение (выделение) на полученной кривой значений нагрузки, соответствующих определенным этапам разрушения;

- определение параметров вязкости (энергоемкости, напряжения, смещения, доли вязкой составляющей в изломе) на соответствующих стадиях разрушения по виду кривой разрушения.

Недостатком данного способа определения вязкости является то, что в случае высоковязких материалов недолом образцов приводит к недействительности результатов испытания, а на поверхности излома образцов невозможно выделить область «хрупкого квадрата», соответствующую хрупкому механизму разрушения.

Таким образом, существующие стандартные способы определения вязкости металлических материалов при испытаниях на ударный изгиб не могут быть использованы для аттестации высоковязких материалов.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в определении вязкости металлических материалов при испытании на ударный изгиб образца с надрезом путем выделения на кривой разрушения ниспадающего линейного участка, на котором отсутствуют осцилляции нагрузки, и определения на этом участке характеристик вязкости для аттестации недоломанных образцов.

Поставленная задача решается способом, при котором после охлаждения образца с надрезом до температуры испытания и приложения к образцу ударной изгибающей нагрузки с одновременной записью нагрузки F и смещения S на полученной кривой разрушения выделяют ниспадающий линейный участок и определяют для него значения, соответствующие началу (FH, SH) и окончанию (FК, SК) данной стадии разрушения, а уровень вязкости KB определяют по формуле:

где WB - работа разрушения (площадь под кривой) на ниспадающем линейном участке кривой разрушения, определяемая по формуле:

где FH и FК - значения нагрузки, соответствующие началу и концу ниспадающего линейного участка кривой; SH и SК - соответствующие им значения смещения бойка.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 приведены сглаженные диаграммы разрушения высоковязкого материала - стали 05Г2СФ, в координатах нагрузка F - смещение S, графическое выделение на ней ниспадающего линейного участка и определение значений FH, FК, SH, SК.

Разрушение стандартных образцов Шарли размером 10×10×55 мм с V-образным надрезом проводилось на копре с падающим грузом INSTRON CEAST 9350 в диапазоне температур испытаний tисп=+20…-100°C с записью диаграмм разрушения. Частота съема измерений с датчиков по нагрузке и смещению составляла 0,001 мс на точку. Дальнейшая обработка кривой в координатах нагрузка F - смещение S заключалась в ее сглаживании путем инструментальной фильтрации массива измеренных данных с целью уменьшения влияния факторов, вносимых упругим взаимодействием системы «опоры-образец-молот».

На фиг. 2 представлены зависимости ударной вязкости KCV и параметра вязкости KB, определенного для выбранных высоковязких материалов по кривым разрушения при различных температурах испытаний для полностью разрушенных образцов. Прямая корреляция значений KCV и KB хорошо описывается линейной функцией с доверительной вероятностью R2=0,93.

Результаты испытаний не только высоковязких материалов (например, низко- и среднеуглеродистых сталей типа 05Г2СФ, 32Г2Р, 09Г2С), когда образец при испытании полностью не разрушался, но и менее вязких материалов, когда полное разрушение образца происходило, свидетельствуют о том, что на кривой разрушения всегда можно выделить ниспадающий линейный участок, затем по предлагаемому способу определить параметр KB и использовать его для аттестации вязкости любых металлических материалов при наличии возможности инструментальной записи кривой разрушения.

Способ определения вязкости металлических материалов при испытаниях на ударный изгиб призматических образцов с надрезом с записью кривой разрушения в координатах нагрузка - смещение бойка путем идентификации на ней характерных точек, отличающийся тем, что на полученной кривой разрушения выделяют линейный ниспадающий участок, идентифицируют на нем значения нагрузки F, F и смещения S, S, соответствующие началу и окончанию данной стадии разрушения, находят площадь под выделенным участком, а уровень вязкости K определяют по формуле:
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 111.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.301d

Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов (варианты)

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения свойств веществ, и предназначено для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы, в частности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477852
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.06.2013
№216.012.4896

Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов и пульп

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов. Способ извлечения редкоземельных элементов из растворов, содержащих железо(III) и алюминий, включает сорбцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484162
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.10.2013
№216.012.75fd

Способ получения п-ацетиламинофенола

Изобретение относится к способу получения п-ацетиламинофенола (парацетамола) формулы I. Способ заключается в каталитическом восстановлении п-нитрозофенола в этилацетате при перемешивании с катализатором Ni-Ренея при давлении водорода 2-4 атм и при температуре 20-50°C, последующей обработке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495865
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.01.2014
№216.012.9b8c

Способ получения анестезина

Изобретение относится к способу получения этилового эфира n-аминобензойной кислоты (анестезина) формулы который обладает местным анестезирующим действием и является полупродуктом в синтезе новокаина. Способ заключается в восстановлении этилового эфира n-нитробензойной кислоты с последующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505526
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.02.2014
№216.012.9de8

Способ изготовления труб

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении труб из металлических и композиционных материалов. Осуществляют формовку листа пластической деформацией вблизи кромок на оправке с получением загнутых боковых кромок, его обжим в трубу и последующее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506132
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a345

Способ изготовления модифицированного электрода для электрохимического анализа (варианты)

Использование: для контроля состава природных, сточных вод, биологических объектов, пищевых продуктов, диагностики заболеваний в химической, металлургической, пищевой промышленности, медицине, экологии. Сущность: способ изготовления модифицированного электрода включает синтез на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507512
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.05.2014
№216.012.c1b0

Термогравиметрическая установка

Термогравиметрическая установка предназначена для определения кислородной нестехиометрии в твердых оксидных материалах по изменению их массы в зависимости от температуры и парциального давления кислорода газовой атмосферы. Термогравиметрическая установка содержит измерительную систему,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515333
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.06.2014
№216.012.d5eb

Аппликатор магнитный

Изобретение относится к медицине, а именно к магнитотерапии, и может быть использовано для лечения различных заболеваний воздействием магнитных полей, создаваемых постоянным магнитом, размещаемым снаружи тела. Аппликатор магнитный содержит гибкую пластину из магнитомягкого эластомера на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520541
Дата охранного документа: 27.06.2014
Показаны записи 1-10 из 162.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД