×
20.02.2019
219.016.c033

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области испытания физико-механических свойств материалов. Сущность: осуществляют подготовку гладкой поверхности образца и ступенчатое нагружение образца внешней растягивающей силой. Перед нагружением на поверхности образца размечают не менее трех областей измерения микротвердости, которую измеряют на каждой ступени нагружения. Вычисляют дисперсию результатов измерений в каждой области и определяют предел текучести материала образца по увеличению дисперсии на величину не менее 20% от значения, полученного на предыдущем этапе нагружения. Технический результат: оценка стабильности механических свойств материала по пределу текучести в ходе испытаний одного образца. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области испытания физико-механических свойств материалов, в частности к способам определения предела текучести металлов.

Известен способ определения предела текучести материала по твердости на пределе текучести, заключающийся в получении на образцах определенного материала зависимости между твердостью, измеренной с созданием в лунке деформации, равной 0,2%, и пределом текучести образцов, измерении твердости на пределе текучести и определении предела текучести с помощью полученной зависимости (см. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. - М.: Машиностроение, 1979. - С.61-64).

Недостатком известного способа является сложность определения точной величины степени деформации в лунке вследствие неравномерности распределения напряжений и деформаций на ее поверхности.

Известен способ определения предела текучести в процессе статических испытаний на растяжение, заключающийся в отборе фрагментов материала из изделия, изготовлении из них образцов, нагружении образцов в разрывной испытательной машине, измерении деформации образца в процессе нагружения и определении напряжения, считающегося пределом текучести, при достижении площадки текучести, характеризуемой ростом деформации без заметного увеличения нагрузки (см. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - С.53).

Недостатками известного способа являются:

1. Низкая точность определения предела текучести при отсутствии площадки текучести у материала (например, при испытании малоуглеродистых конструкционных сталей). При этом определяют условный предел текучести при относительной деформации образца 0,2% с применением тензометров или по диаграмме растяжения графическим способом.

2. Невозможность оценки стабильности свойств материала изделия, для чего требуется проведение испытаний серии образцов, так как в ходе однократного испытания определяется среднее значение предела текучести в наименее прочном сечении данного образца.

Известен способ определения предела текучести материала, взятый нами за прототип, заключающийся в подготовке гладкой поверхности образца материала, ступенчатом нагружении образца внешней растягивающей силой, выявлении полос скольжения, регистрации того значения силы, при котором наблюдается появление полос скольжения [см. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - С.57].

Недостатками прототипа являются:

1. Необходимость наличия сложного оптического оборудования.

2. Невозможность наблюдения за процессом в динамике его развития, так как для выявления полос скольжения требуется химическое травление поверхности.

В качестве разъяснения сути предлагаемого способа приводим следующее.

Известно, что начало пластического течения, характеризуемое пределом текучести, связано со сложными процессами изменения дислокационной структуры материала при увеличивающихся напряжениях.

В силу того, что структура конструкционных сталей разнородна (гетерогенна), разные участки образца имеют различные характеристики механических свойств, разную сопротивляемость деформациям, то есть различные величины предела текучести. Поэтому, в ходе нагружения образец деформируется неоднородно. Это приводит к тому, что при поэтапном приращении нагрузки в каком-то наиболее слабом месте образца появляются первичные системы (линии) скольжения, соответствующие начальным пластическим деформациям. В других местах образца при данной нагрузке линий скольжения пока нет. С увеличением нагрузки первичные линии скольжения появляются и в других местах образца, а в месте первого появления линии скольжения прогрессируют, число дислокаций увеличивается, появляются развитые нарушения, дефекты сплошности, соответствующие развитым пластическим деформациям.

Таким образом, величина нагрузки (или механические напряжения), при которой появляются линии скольжения в конкретном месте образца, характеризует предел текучести материала определенного конкретного места на образце.

При этом в месте с наибольшей концентрацией дислокации материал разупрочняется, что приводит к уменьшению микротвердости. В другом месте материал может несколько упрочняться за счет блокирования дислокации примесными атомами, что приводит к увеличению микротвердости. Происходит увеличение вариации микротвердости относительно первоначального (исходного - до нагружения) среднего значения, что можно выявить по увеличению дисперсии выборки измеренных значений.

Технической задачей изобретения является установление предела текучести материала путем измерения твердости взамен выявления линий скольжения оптическим способом.

Цель изобретения - оценка стабильности механических свойств материала по пределу текучести в ходе испытаний одного образца.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения предела текучести материала, включающем подготовку гладкой поверхности образца, ступенчатое нагружение образца внешней растягивающей силой, согласно изобретению, перед нагружением на поверхности образца размечают не менее трех областей измерения микротвердости, которую измеряют на каждой ступени нагружения, вычисляют дисперсию результатов измерений в каждой области и определяют предел текучести материала образца по увеличению дисперсии на величину не менее 20% от значения, полученного на предыдущем этапе нагружения.

Способ поясняется чертежом. На чертеже представлен эскиз образца 1, на котором изображены участки зажима 2 в захватах разрывной машины (на чертеже не показана), области измерения твердости 3 (№1, №2, №3, №4) и место разрушения образца 4.

Способ реализуется следующим образом.

Из фрагмента материала вырезают образец 1. Шлифованием готовят поверхность образца до гладкого состояния. На подготовленной поверхности в пределах рабочей части образца длиной 2/3 от длины всего образца, размещенной по центру образца, отмечают не менее трех областей для измерения твердости. Зажимают участки зажима 2 образца 1 в захватах разрывной машины. Ступенчато нагружают образец. При этом на каждом шаге нагружения в каждой из областей измеряют микротвердость поверхности не менее 50 раз. Замеры твердости делают произвольно по всей поверхности области, преимущественно в разных точках. Считают дисперсию результатов измерения на каждом шаге нагружения в каждой области. При увеличении дисперсии на величину более чем 20% от значения, полученного на предыдущем шаге нагружения, считают, что в данной области металла достигнут предел текучести.

Пример

Необходимо определить предел текучести материала труб газопроводов, изготовленных из стали марки 17Г1С, не имеющей выраженной площадки текучести. Из трубы вырезают фрагмент металла и фрезерованием доводят его до формы параллелепипеда длиной 280 мм, шириной 50 мм, толщиной 5 мм. Среднюю часть одной из сторон образца на длину около 200 мм шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой до шероховатости поверхности не более Rz=10. С помощью маркера отмечают на шлифованной поверхности образца четыре области измерения твердости размерами 45×45 мм. Зажимают участки зажима 2 образца в захватах разрывной машины МР-100. Ступенчато нагружают образец растягивающей нагрузкой с шагом 1,25 кН, при этом напряжения в образце ступенчато увеличиваются на 5,0 МПа. На каждом шаге нагружения измеряют микротвердость шлифованной поверхности в каждой из областей не менее 50 раз. С помощью программы Microsoft Excel определяют дисперсию результатов измерения твердости на каждом шаге нагружения в каждой области (см. таблицу). Устанавливают, что при увеличении напряжения в образце с 330 до 335 МПа в области №2 дисперсия показаний микротвердости увеличивается с 59,236 до 75,822, т.е. изменение составляет более 28%. При этом считают, что в области №2 образца при напряжении 335 МПа достигнут предел текучести. Далее по полученным данным (см. таблицу) определяют, что предел текучести металла в области №3 - 340 МПа, области №1 - 345 МПа, области №4 - 350 МПа. Таким образом, установлено, что предел текучести для данного материала может изменяться в пределах 335-350 МПа.

Дальнейшее увеличение нагрузки привело к разрушению образца. Место разрушения 4 проходит через область №2, в которой и зафиксирован минимальный предел текучести для данного образца материала. Графическим способом по величине относительной деформации 0,2% определили условный предел текучести всего образца, равный 370 МПа.

Результаты вычислений дисперсии чисел твердости, измеренных на различных ступенях нагружения в четырех областях образца.
Напряжения в образце, МПаДисперсия измеренных значений твердости
Область №1Область №2Область №3Область №4
30046,75146,45844,52843,574
30548,58949,56844,48945,442
31049,56950,10447,55244,648
31552,63053,18951,30746,081
32052,12654,46854,42148,266
32557,45458,74455,45454,639
33060,25659,23658,26055,790
33562,54275,82259,86764,111
34063,14577,56959,23678,024
34579,83279,12463,78181,903
35082,54184,58977,30886,667

Эффект изобретения проявляется в том, что в ходе испытания одного образца с помощью статической растягивающей нагрузки возможно определить предел текучести для конструкционных материалов, к которым относятся трубные стали, не имеющие площадки текучести, оценить стабильность свойств испытываемого материала по расхождению установленных пределов текучести в пределах одного образца, упростить реализацию способа за счет применения не сложного измерительного оборудования.

Способопределенияпределатекучестиматериала,включающийподготовкугладкойповерхностиобразцаиступенчатоенагружениеобразцавнешнейрастягивающейсилой,отличающийсятем,чтопереднагруженниемнаповерхностиобразцаразмечаютнеменеетрехобластейизмерениямикротвердости,которуюизмеряютнакаждойступенинагружения,вычисляютдисперсиюрезультатовизмеренийвкаждойобластииопределяютпределтекучестиматериалаобразцапоувеличениюдисперсиинавеличинунеменее20%отзначения,полученногонапредыдущемэтапенагружения.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-3 из 3.
29.05.2019
№219.017.6578

Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте трубопроводов с трещинами и коррозионными дефектами. Уменьшают давление в трубопроводе, устанавливают разъемную муфту, сваривают горизонтальными продольными швами половины муфты, закачивают твердеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343337
Дата охранного документа: 10.01.2009
29.05.2019
№219.017.657a

Способ определения пластических свойств металла трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может использоваться для определения пластических свойств металла действующих трубопроводов. Образцы металла, аналогичного металлу трубопровода, подвергают ступенчатому статическому нагружению до предела упругости и получают экспериментальные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343338
Дата охранного документа: 10.01.2009
29.05.2019
№219.017.66c2

Способ определения остаточного ресурса металла длительно эксплуатируемых стальных труб

Изобретение относится к испытательной технике. Сущность изобретения: вырезают заготовки из участка трубы с наибольшим значением коэрцитивной силы. Деформируют и искусственно их старят. Измеряют коэрцитивную силу. Изготавливают и проводят испытания образцов, аппроксимируют зависимость изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339018
Дата охранного документа: 20.11.2008
Показаны записи 1-10 из 80.
10.01.2013
№216.012.19a8

Способ выявления отслаиваний покрытия подземных трубопроводов

Изобретение относится к области оценки технического состояния подземных магистральных трубопроводов и может найти применение при выявлении участков трубопроводов с отслаиванием антикоррозионного покрытия. Задачей способа является снижение трудоемкости и повышение безопасности способа. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472060
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1db4

Способ определения местоположения источника блуждающего тока

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии блуждающими токами и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности для определения наличия и местоположения источника блуждающих токов. Сущность: выбирают не менее двух участков вблизи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473098
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.2422

Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов

Изобретение относится к строительству и эксплуатации подземных магистральных трубопроводов из стальных труб с антикоррозионным покрытием заводского нанесения и может быть использовано для его ремонта и предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов при эксплуатации. Устанавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474752
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.05.2013
№216.012.41a6

Способ предохранения антикоррозионного покрытия при строительстве трубопроводов

Изобретение может быть использовано для предупреждения сдвига и отслаивания покрытия при проведении сварочно-монтажных работ. На трубопровод устанавливают фиксирующий и удерживающий хомуты, состоящие из трех криволинейных элементов. Удерживающий хомут устанавливают на кромку антикоррозионного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482376
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4dc7

Способ выявления нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами

Использование: для выявления нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами. Сущность: заключается в том, что осуществляют возбуждение в покрытии и металле трубы посредством сухого точечного контакта упругих волн с помощью излучающего вибратора, прием и регистрацию режима...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485493
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.09.2013
№216.012.6cec

Противопехотная осколочная мина дистанционной установки

Изобретение относится к боеприпасам и может быть использовано для поражения живой силы противника. Противопехотная осколочная мина дистанционной установки содержит направляющий корпус, устройство установки, подпружиненные лапки, накидную крышку, стабилизатор в виде капроновых лент или парашюта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493535
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.7437

Способ определения температуры кристаллизации парафинов в нефти

Изобретение относится к области определения физических параметров пластовых флюидов и может быть использовано в промышленных и научно-исследовательских лабораториях для определения температуры кристаллизации парафинов в нефти. Согласно заявленному способу выполняют нагрев образца нефти с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495408
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.832b

Способ выявления внутренних расслоений стенок труб

Использование: для выявления внутренних расслоений стенок труб. Сущность заключается в том, что осуществляют подготовку поверхности трубы к ультразвуковому контролю, сканирование ее ультразвуковым преобразователем, подключенным к прибору, и выявление мест расслоений по показаниям прибора, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499255
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.04.2014
№216.012.b3f6

Маркер для внутритрубной диагностики

Изобретение относится к магнитной внутритрубной диагностике и может использоваться в нефтегазовой промышленности при определении координат дефектов металла труб подземных трубопроводов. Маркер состоит из двух маркерных накладок, выполненных из ферромагнитного материала, а именно из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511787
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.04.2014
№216.012.bccd

Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах

Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения касательных напряжений в стальных трубопроводах надземной прокладки. Техническая задача решается тем, что в способе определения касательных напряжений в стальных трубопроводах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514072
Дата охранного документа: 27.04.2014
+ добавить свой РИД