Спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів

Реферат: Винахід належить до галузі досліджування властивостей твердих матеріалів шляхом прикладання статичних навантажень в інтервалі температур випробувань гладких зразків від 4 K до 293 K. Спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів включає операції розтягування стандартного гладкого циліндричного зразка повздовж однієї осі в інтервалі температур від 4 K до 293 K, визначення при цьому основних механічних характеристик металу UA 104481 C2 (12) UA 104481 C2 та характеристики механічної стабільності Kms, побудови узагальнюючих діаграм взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з підвищеним та помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, що обмежені граничними кривими оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при Kms = const, подальшої побудови загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність міцність - механічна стабільність" сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2 та встановлення залежностей для опису граничних кривих оптимізації, що обмежують цю систему, визначення умовних рівнів якості та побудови їх границь, визначення параметрів граничної кривої та інтервалів міцності для її опису, подальшого формулювання відповідних правил щодо оцінки якості сплавів в цих інтервалах. Використання способу дає можливість більш інформативно і точно оцінювати якість конструкційних титанових сплавів за їх здатністю чинити опір переходу до крихкого стану. UA 104481 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі досліджування властивостей твердих матеріалів шляхом прикладання статичних навантажень в інтервалі температур випробувань гладких зразків від 4 K до 293 K, а саме, до оцінки якості конструкційних титанових сплавів при заданій міцності. Відомий спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів внаслідок накопичення пошкоджень в процесі напрацювання шляхом вимірювання твердості на поверхні виробу та статистичної обробки отриманих результатів [1]. Недоліками даного способу є: а) аналіз тільки поверхневих шарів металу за характеристиками твердості, які не є показниками його основних механічних характеристик; б) відсутність кількісної оцінки властивості металу чинити опір переходу до крихкого стану, що забезпечує його експлуатаційну надійність в конструкції; в) низька точність та інформативність. Відомий також спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів, при якому проводять випробування стандартних гладких циліндричних зразків на одновісний розтяг при температурах в інтервалі від 4 K до 293 K, визначення при цьому основних механічних характеристик сплаву та характеристики механічної стабільності Kms з наступною побудовою узагальнюючої діаграми взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність", яка обмежена граничною кривою оптимізації, що характеризує оптимальні поєднання комплексу властивостей: пластичність K, міцність σ0,2 і механічна стабільність Kms, які, в свою чергу, забезпечують найвищий рівень якості сплаву [2]. Однак, такий спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів має наступний суттєвий недолік - відсутність оцінки якості конструкційних металевих сплавів за показником, що відображає їх здатність чинити опір переходу до крихкого стану при заданій міцності 0,2. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів на основі заліза, при якому проводять випробування стандартних гладких циліндричних зразків на одновісний розтяг при температурах в інтервалі від 4 K до 293 K, визначення при цьому основних механічних характеристик металу та механічної стабільності Kms, будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, яка обмежена граничною кривою оптимізації, що характеризує оптимальні поєднання властивостей пластичності K, міцності 0,2 і механічної стабільності Kms, визначають величину оптимальної механічної стабільності Kms, а оцінку якості проводять за величиною міри оптимальності по механічній стабільності при заданій міцності 0,2, яку розраховують за формулою: K ms  K  опт , ms K ms після чого визначають рівні якості конструкційних металевих сплавів за показником Kms [3]. Разом з тим, спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів шляхом побудови узагальнюючої діаграми взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність", граничної кривої оптимізації та визначення рівнів якості конструкційних металевих сплавів за прототипом має наступні недоліки: а) відсутність узагальнюючої діаграми взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms; б) відсутність загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" конструкційних металевих сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2; в) недостатня інформативність і точність щодо оцінки якості конструкційних титанових сплавів, які мають іншу природу деформування при одновісному розтягу. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу оцінки якості конструкційних титанових сплавів при заданій міцності 0,2 шляхом отримання авторами достатньої кількості експериментальних даних для додаткової побудови узагальнюючої діаграми взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності к при даному рівні механічної стабільності Kms, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при фіксованій механічній стабільності Kms, які обернені увігнутістю вгору, подальшої побудови ними загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2 та встановлення залежностей для опису граничних кривих оптимізації, що обмежують цю систему. Зміст кривих оптимізації полягає в тому, що вони характеризують такий граничний комплекс властивостей металевих сплавів з різним рівнем опору переходу до крихкого стану, при якому будь-яке підвищення їх міцності 0,2 призводить до неминучого узгодженого падіння 1 UA 104481 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пластичності K та механічної стабільності Kms. Таким чином, граничні криві оптимізації в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" характеризують оптимальне поєднання властивостей пластичності, міцності і механічної стабільності для конструкційних титанових сплавів найвищої якості з різним рівнем опору переходу до крихкого стану. Вказана властивість граничних кривих оптимізації є фізичною основою для введення в інженерну практику кількісно інтерпретованої категорії якості конструкційних металів, дає змогу визначати величину оптимальної механічної стабільності опт K ms та здійснювати оцінку якості сплавів, що мають різний рівень опору переходу до крихкого стану. При цьому оцінка якості здійснюється за допомогою індикатора якості металу - міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2, що дозволяє визначити умовні рівні якості для металевих сплавів за показником Kms та побудувати їх границі в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність". Побудова границь рівнів якості, в свою чергу, дозволяє визначити параметри кривої, що характеризує границю поділу між двома системами оцінки якості конструкційних титанових сплавів: першою - з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms та другою - з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms. Таку криву можна назвати "граничною", а знакові області в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність", де гранична крива описується різними залежностями, визначити як інтервали за показником міцності 0,2 та сформулювати для цих інтервалів відповідні правила щодо оцінки якості. Запропонований спосіб оцінки якості конструкційних титанових сплавів відображає їх здатність чинити опір переходу до крихкого стану та має точність і інформативність, достатню для інженерних і технологічних потреб. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі оцінки якості конструкційних металевих сплавів, при якому проводять випробування стандартних гладких циліндричних зразків на одновісний розтяг при температурах в інтервалі від 4 K до 293 K, визначення при цьому основних механічних характеристик металу та характеристики механічної стабільності Kms, будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність механічна стабільність" для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при фіксованій механічній стабільності Kms, які обернені увігнутістю вниз, проводять оцінку якості та визначають рівні якості за величиною міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2, згідно з винаходом, для титанових сплавів додатково будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при Kms=const, які обернені увігнутістю вгору, будують загальну систему взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" сплавів з різними рівнями пластичності к при заданому значенні міцності 0,2, встановлюють залежності для опису граничних кривих оптимізації, що обмежують цю систему, визначають умовні рівні якості та будують їх границі, далі визначають параметри граничної кривої та інтервали міцності для її опису, після чого формулюють відповідні правила щодо оцінки якості сплавів в цих інтервалах. За рахунок отримання авторами достатньої кількості експериментальних даних для додаткової побудови узагальнюючої діаграми взаємозв'язку властивостей "пластичність міцність - механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при фіксованій механічній стабільності Kms, які обернені увігнутістю вгору, подальшої побудови ними загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2 та встановлення залежностей для опису граничних кривих оптимізації, що обмежують цю систему, запропонований спосіб дозволяє більш точно та інформативно провести для них оцінку якості при заданій міцності 0,2, визначити рівні якості за показником Kms та побудувати їх границі в загальній системі взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність". Крім цього, запропонований спосіб дає можливість визначити параметри граничної кривої, що характеризує границю поділу між двома системами оцінки якості конструкційних титанових сплавів - з підвищеним рівнем пластичності K та з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, інтервали за показником міцності 0,2, де гранична крива описується різними залежностями, після чого сформулювати відповідні правила щодо оцінки 2 UA 104481 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 якості сплавів для кожного інтервалу. При цьому використовують експериментальні значення основних механічних характеристик конструкційного титанового сплаву, а саме: відносного звуження після руйнування зразка K, умовної границі текучості 0,2 та характеристики механічної стабільності Kms в інтервалі змін 1,05  Kms  2,2 для діапазону температур випробувань від 4 K до 293 K. Границі температурного інтервалу випробувань від 4 K до 293 K вибрано з міркувань робочих температур експлуатації таких особливо відповідальних конструкцій, як обладнання для кріогенної техніки (до 4 K). Діапазон змін механічної стабільності в межах 1,05  Kms  2,2 охоплює реально існуючі границі механічної стабільності для конструкційних титанових сплавів. Встановлення залежностей для опису кривих оптимізації дає опт можливість визначати величину оптимальної механічної стабільності K ms та проводити оцінку якості конструкційних титанових сплавів за допомогою індикатора якості металу - міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2, яка відображає їх здатність чинити опір переходу до крихкого стану. Винахід пояснюється таблицями та кресленнями, а саме: в таблиці 1 наведені умовні границі рівнів якості конструкційних титанових сплавів за показником Kms; в таблиці 2 наведені значення емпіричних коефіцієнтів для розрахунку границь рівнів якості в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для конструкційних титанових сплавів з підвищеним та помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms; в таблиці 3 наведені результати оцінки якості деяких конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K та механічної стабільності Kms при заданій міцності 0.2 та температурі випробувань 293 K в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність"; на фіг. 1 зображена загальна система взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність 1 міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з підвищеним  K та 2 помірним рівнем пластичності  K при заданій міцності 0,2, яка обмежена граничними кривими оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при Kms=const: 1 - що обернені увігнутістю вниз; 2 - що обернені увігнутістю вгору; на фіг. 2 зображений спосіб визначення міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2 в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms (крива оптимізації 1) та з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms (крива оптимізації 2); на фіг. 3 для конструкційних титанових сплавів зображені: крива оптимізації 1 - для сплавів з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, крива оптимізації 2 - для сплавів з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms; умовні межі рівнів якості, відповідні до кривих оптимізації: ВЯ - високої якості, ЗЯ - задовільної якості, НЯ - незадовільної якості та область перспективних технологій ПТ; гранична крива abc-3; інтервали для оцінки якості: І - для сплавів з 680 МПа  0,2  910 МПа; II для сплавів з 910 МПа  0,2  1730 МПа; III - для сплавів з 1730 МПа  0,2  1925 МПа. Спосіб реалізується наступним чином. З метою побудови загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2 матеріали для досліджень добирали за принципом максимально широкого охоплення різноманітних комбінацій властивостей міцності та пластичності, при цьому діапазон характеристик міцності складав: від 0,2=680 МПа до 0,2=1925 МПа, а діапазон характеристик пластичності складав 1,0 %  K  68,0 %. Крім цього, за об'єкти досліджень вибирали титанові сплави, які використовують у криогенній і авіакосмічній техніці та для створення інших особливо відповідальних конструкцій. Змінювали також різні режими термічної обробки, а в деяких випадках, температуру випробувань в інтервалі від 4 K до 293 K. Всього в цих дослідженнях використовували результати випробувань стандартних гладких циліндричних зразків на одновісний статичний розтяг більш ніж 200 видів конструкційних титанових сплавів. Проводять розтягування повздовж однієї осі стандартних гладких циліндричних зразків та визначають основні механічні характеристики при різних температурах випробувань в інтервалі 4 K  Твип  293 K такі, як: K - відносне звуження після руйнування зразка; 0,2 - умовну границю текучості; n - показник деформаційного зміцнення. Характеристику механічної стабільності Kms 3 UA 104481 C2 5 10 визначають експериментальним шляхом або розраховують за відомими формулами. Величину опт оптимальної механічної стабільності K ms розраховують за отриманими залежностями для опису кривих оптимізації з підвищеним та помірним рівнем пластичності K при заданій міцності 0,2, після чого проводять оцінку якості конструкційних титанових сплавів за показником міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2. Методика побудови загальної системи взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K та оцінки їх якості при заданій міцності 0,2 полягає у наступному: 1) величину характеристики механічної стабільності Kms при відповідній температурі випробувань в інтервалі 4 K  Твип  293 K визначають експериментальним шляхом. При цьому для конструкційних металевих сплавів на основі заліза величину Kms визначають за залежністю [3]: K ms  15 20 0,2  10 n  Rмс , 0,2 де: RMC - крихка міцність, що визначається як мінімальне напруження крихкого руйнування або опір мікросколу в точці перетину температурних залежностей істинного напруження руйнування SK та границі міцності в при рівні пластичності K  2 %, тобто при умові: SK=в = RMC, K  2 %; 0,2 - умовна границя текучості (показник міцності); n - показник деформаційного зміцнення; 2 - міцність металу при пластичній деформації 2 %, а для конструкційних титанових сплавів за аналогічною залежністю: K ms  25 Rмс Rx 0,2  10 n  Rx , 0,2 де: Rx - крихка міцність, що визначається як напруження крихкого руйнування в точці перетину температурних залежностей істинного напруження руйнування SK та границі міцності в при рівні пластичності K  2 %, тобто при умові: SK=в = Rx, K  2 %; або розраховують за відомою формулою [4]: K ms  10P , 30 35 40 45 50  a  b  lg K  p  n  1  c  lg   1,  K   де: а = 1,783; b=0,708; с = 0,376 - емпіричні коефіцієнти, властиві конструкційним титановим сплавам; 2) будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність 1 механічна стабільність" для сплавів з підвищеним рівнем пластичності  K при заданій міцності 0,2, що обмежена граничною кривою оптимізації 1 параболічних залежностей K від 0,2 при Kms=const, які обернені увігнутістю вниз і характеризуються зростанням пластичності K із підвищенням міцності 0,2 до максимального значення та її зниженням із подальшим зростанням міцності 0,2 (фіг. 1). При цьому точність побудови кривої оптимізації 1 за вибірковим стандартом S складає 1,8 % з достовірністю Р(K ± 5 %) = 0,994; 3) додатково будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність 2 міцність - механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності  K при заданій міцності 0,2, що обмежена граничною кривою оптимізації 2 параболічних залежностей K від 0,2 при Kms=const, які обернені увігнутістю вгору і характеризуються зниженням пластичності K із підвищенням міцності 0,2 до мінімального значення та її підвищенням із подальшим зростанням міцності 0,2 (фіг. 1). При цьому точність побудови кривої оптимізації 2 за вибірковим стандартом S складає 2,2 % з достовірністю Р(K±5 %) = 0,977; 4) далі будують загальну систему взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність міцність - механічна стабільність" для конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2 шляхом об'єднання узагальнюючих діаграм за пп. 2) і 3) та встановлюють залежності для опису граничних кривих оптимізації, що опт обмежують цю систему, за якими визначають характеристики оптимальної пластичності  K та опт оптимальної механічної стабільності K ms: для граничної кривої оптимізації 1 параболічних кореляційних залежностей K від 0,2 при Kms=const, які обернені увігнутістю вниз (фіг. 1), за формулами: 4 UA 104481 C2 опт K  a  b (1  c  0,2 )d , (1) -1 де а = 72,144; b=0,362; с = 0,00021 [МПа ]; d =-15,514, опт K ms  1  5 10 15 20 25 опт a  K  b опт c  K , (2) де: а = 0,58; b=5,2; с = 107,0; а, b, с, d - емпіричні коефіцієнти, властиві конструкційним титановим сплавам; для граничної кривої оптимізації 2 параболічних кореляційних залежностей K від 0,2 при Kms=const, які обернені увігнутістю вгору (фіг. 1), за формулами: отп (3) K  a  b  0.2 , де a=111,057; b=0,063, опт опт (4) K ms  a  b  K , де а = 0,852; b=0,03; а, b - емпіричні коефіцієнти, властиві конструкційним титановим сплавам; 5) після цього проводять оцінку якості сплавів наступним чином: для граничної кривої оптимізації 2 (фіг. 2) в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність", яка характеризує їх оптимальне поєднання для конструкційних титанових сплавів з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, схематично представлений принцип оцінки якості як ступеня близькості до оптимального значення сполучення властивостей пластичність K - міцність 0,2 механічна стабільність Kms, позначений на фіг. 2 точками а і а'. Аналогічно, для граничної кривої оптимізації 1 (фіг. 2) в загальній системі взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність міцність - механічна стабільність", яка характеризує їх оптимальне поєднання для конструкційних титанових сплавів з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms, принцип оцінки якості позначений на фіг. 2 точками b i b'. Точки а і b на кривих оптимізації позначають оптимальне сполучення властивостей механічної стабільності опт K ms і пластичності к, а точки а' і b' - сполучення цих властивостей (Kms, K) у вибраного сплаву при заданому значенні міцності 0,2;  таким чином, міру оптимальності по механічній стабільності K ms при заданій міцності 0,2 для вибраного сплаву, схематично позначеного на фіг. 2 точкою а' або b', розраховують за відомою формулою [3]: K ms  K  опт , (5) ms K ms опт де величина K ms визначається для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності за формулою (2), а для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності за формулою (4);  6) далі, за величиною показника міри оптимальності K ms , визначають умовні рівні якості, 30 35 40 45  використовуючи принцип зменшення абсолютного відхилення показника K ms від одиниці (найвищий показник якості) на величину ±5 % для кожного наступного рівня якості (див. таблицю 1). Після цього будують границі рівнів якості в загальній системі взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" (див. фіг. 3) для сплавів з підвищеним рівнем пластичності K за формулою (1), а для сплавів з помірним рівнем пластичності K за формулою (3), використовуючи для розрахунку значення емпіричних коефіцієнтів, що наведені в таблиці 2; 7) на завершення, визначають параметри граничної кривої 3 і інтервали міцності 0,2, де вона описується різними залежностями, та формулюють для них відповідні правила щодо оцінки якості (фіг. 3): область І обмежена ліворуч величиною міцності 0,2=680 МПа, що є мінімальним значенням для досліджених конструкційних титанових сплавів, а праворуч точкою b (0,2=910 МПа) перетину границь рівнів якості ЗЯ - НЯ для сплавів з підвищеним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms та верхньої границі рівня якості ВЯ для сплавів з помірним рівнем пластичності K при даному рівні механічної стабільності Kms. Таким чином, як видно з фіг. 3, для області І можна сформулювати наступні правила щодо оцінки якості: а) гранична крива 3 в області І обмежується відрізком ab і описується залежністю: 5 UA 104481 C2 гр K .  a  b (1  c  0,2 )d , (6) гр де  K . - значення пластичності на граничній кривій в області І; а = 65,396; b=0,518; с = -1 0,00021 [МПа ]; d = -15,514 - емпіричні коефіцієнти, властиві конструкційним титановим сплавам; б) в разі, якщо величина пластичності вибраного сплаву K задовольняє умові K > 5 гр  K . , a його міцність знаходиться в інтервалі 680 МПа   0,2  910 МПа, оцінка якості проводиться для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної 10 гр стабільності, а якщо K   K . - для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності (див. п. 5); область II обмежена значеннями міцності 910 МПа  0,2  1730 МПа, таким чином, як видно з фіг. 3, для області II можна сформулювати наступні правила щодо кількісної оцінки якості: а) гранична крива 3 в області II обмежується відрізком be і описується залежністю: гр K .  a  b  0,2 , (7) гр де  K . - значення пластичності на граничній кривій в області II; а = 118,432; b=0,067 емпіричні коефіцієнти, властиві конструкційним титановим сплавам; 15 20 25 30 гр б) в разі, якщо величина пластичності вибраного сплаву K задовольняє умові к >  K . , a його міцність знаходиться в інтервалі 910 МПа  K . - для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності (див. п. 5); область III обмежена праворуч величиною міцності 0,2=1925 МПа, що є максимальним значенням для досліджених конструкційних титанових сплавів, а ліворуч точкою с (0,2=1730 МПа) перетину границь рівнів якості ЗЯ - НЯ для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності та верхньої границі рівня якості ВЯ для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності. Враховуючи, що точка с є кінцевою точкою кривої якісного переходу 3 (див. фіг. 3), для області III можна сформулювати єдине правило для оцінки якості - вона проводиться за формулою (5) тільки для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, міцність яких знаходиться в інтервалі 1730 МПа < 0,2  1925 МПа (див. п. 5). опт Результати розрахунків оптимальних значень механічної стабільності K ms, оцінки якості деяких конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K та механічної стабільності Kms за мірою оптимальності по механічній стабільності Kms при заданих значеннях міцності 0,2, а також їх розподілу на умовні рівні якості наведені в таблиці 3.  Величина міри оптимальності по механічній стабільності K ms при заданій міцності 0,2  характеризує якість конструкційного титанового сплаву, при цьому значення K ms = 1 визначає 35  найвищу якість сплаву, а по мірі зниження показника K ms < 1 якість металу також відповідно зменшується. Таким чином, за допомогою запропонованого способу, авторами побудована не тільки загальна система взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність механічна стабільність" для конструкційних титанових сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2, але й загальна система оцінки якості конструкційних титанових сплавів, що мають різний рівень опору переходу до крихкого стану, за допомогою  індикатора якості металу - міри оптимальності по механічній стабільності K ms при заданій 40 45 міцності 0,2. Запропонована система дає можливість більш інформативно і точно проводити оцінку якості конструкційних титанових сплавів за їх здатністю чинити опір переходу до крихкого стану. Така оцінка якості сплавів важлива для інженерних і технологічних потреб при створенні відповідальних конструкцій, що експлуатуються при знижених і криогенних температурах та потребують високоміцних матеріалів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, а також при створенні відповідальних конструкцій в авіакосмічній техніці, що потребують високоміцних матеріалів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності. При цьому для всіх згаданих конструкцій повинен забезпечуватись достатній рівень опору переходу до крихкого стану. 6 UA 104481 C2 5 10 15 Джерела інформації: 1. Патент № 52107А, 7 G01 N3/00, G01 N3/40, Спосіб оцінки деградації матеріалу внаслідок накопичення пошкоджень в процесі напрацювання "LM - метод твердості" / Лебедев А.О., Музика М.Р., Волчек Н.Л. // Промисловий вісник. Бюл. № 1, 15.01.2003. 2. Науковий твір "Оптимизация свойств пластичности, прочности и механической стабильности сталей и сплавов в виде обобщенной диаграммы", автори: Мешков Ю.Я., Котречко C.O., Шиян А.В., Стеценко Н.М. Свідоцтво про реєстрацію авторського права № 39291 від 22.07.2011 /Україна/. Опубл. бюл. № 25. - С. 10-14. 3. Науковий твір "Метод оценки качества конструкционных сталей по заданной прочности", автори: Шиян А.В., Котречко C.O., Мешков Ю.Я., Стеценко Н.М., Большаков B.I., Носенко О.П. Свідоцтво про реєстрацію авторського права № 39290 від 22.07.2011 /Україна/. Опубл. бюл. № 25. - С. 7-11. 4. Науковий твір "Взаимосвязь свойств прочности, пластичности и механической стабильности конструкционных титановых сплавов", автори: Івасишин О.М., Марковський П.Є., Котречко C.O., Мешков Ю.Я., Шиян А.В., Стеценко Н.М., Сорока К.Ф. Свідоцтво про реєстрацію авторського права № 41448 від 20.12.2011 /Україна/ Опубл. Бюл. № 26. - С. 14-16. Таблиця 1 Рівень якості Умовні границі рівнів якості високої якості (ВЯ)  0,95 < K ms < 1,05 задовільної якості (ЗЯ)  0,85 < K ms  0,95  K незадовільної якості (НЯ) ms  0,85 Таблиця 2 підвищений Рівень пластичності к Крива оптимізації 1 - формула (1) верхня Границі рівнів якості ВЯ-ЗЯ ЗЯ-НЯ границя ВЯ а 74,128 70,233 65,396 b 0,347 0,416 0,518 20 7 помірний 2 - формула (3) верхня ВЯ-ЗЯ границя ВЯ 118,316 104,073 0,067 0,060 ЗЯ-НЯ 90,146 0,054 UA 104481 C2 Таблиця 3 Конструкційні титанові сплави з підвищеним рівнем пластичності K при заданій міцності 0,2 (крива 1 на фіг. 2) 0.2=765±2,2 % МПа Сплав Обробка K, % RМС, МПа Kms опт K ms  K ms Рівень якості 1050 °C, 1 г., WQ; 63,0 1730 2,054 0,948 ЗЯ 800 °C, 5 г. 2,167 1050 °C, 1 г.; ВТ16 36,0 1450 1,737 0,802 НЯ 800 °C, 5 г. 0,2=1335±0,8 % МПа 520 °C, 8 г. 51,8 2679 1,752 1,016 ВЯ . -1 β-21s 1,724 CD80 %+10 K c до 35,9 2100 1,447 0,839 НЯ 875 °C+500 °C, 8 г. 0.2=1540±1,1 % МПа . -1 5 K c до 850 °C, WQ + 300 °C, 8 г.+ 34,4 2349 1,434 0,961 ВЯ 520 °C, 8 г. . -1 5 K c до 880 °C, β-21s 1,492 WQ+300 °C, 8 г. + 30,8 2226 1,392 0,933 ЗЯ 520 °C, 8 г. . -1 5 K c до 850 °C + 26,8 1930 1,218 0,816 НЯ 520 °C, 8 г. 0.2=1875±2,6 % МПа CD80 % + 538 °C, 8 г. 6,7 1968 1,062 0,957 ВЯ β-21s 1,110 CD80 % + 538 °C, 8 г. 1,0 2035 1,040 0,937 ЗЯ Конструкційні титанові сплави з помірним рівнем пластичності ψK при заданій міцності 0,2 (крива 2 на фіг. 2) 0,2=765±2,2 % МПа Рівень опт  Сплав Обробка RМС, МПа Kms K ms K K, % якості ms 870 °C, 1 г. 57,0 1800 2,153 0,897 ЗЯ ВТ16 920 °C, 800 °C, 1 г. 48,0 1600 1,958 2,40 0,816 НЯ ВТ6 Порошкова металургія 42,9 1635 1,892 0,788 НЯ 0,2=1300±1,4 % МПа . -1 CD70 %+10 K c до β-21s 820 °C /WQ + 29,4 2381 1,678 0,972 ВЯ 1,727 540 °C, 8 г. Ті-15-3 CD70 % + 500 °C, 16 ч. 8,6 1904 1,226 0,710 НЯ 0.2=1540±1,1 % МПа . -1 CD70 % + 5 K c до β-21s 12,6 1970 1,214 0,952 ВЯ 820 °C+520 °C, 8 г. Порошкова 1,275 металургія + LCB деформація 41 % 7,6 1695 1,068 0,838 НЯ (760 °C) 760 °C, 0,5WQ+538 °C, 8 г. ВТ16 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб оцінки якості конструкційних металевих сплавів, при якому визначають оптимальне поєднання пластичності, міцності і механічної стабільності конструкційних металевих сплавів, при якому проводять випробування стандартних гладких циліндричних зразків на одновісний розтяг при температурах в інтервалі від 4 K до 293 K, визначення при цьому основних механічних характеристик металу та характеристики механічної стабільності Kms, будують 8 UA 104481 C2 5 10 15 узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" для сплавів з підвищеним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при фіксованій механічній стабільності Kms, які обернені увігнутістю вниз, проводять оцінку якості та визначають рівні якості за величиною міри оптимальності по механічній стабільності Kms при заданій міцності 0,2, який відрізняється тим, що для титанових сплавів додатково будують узагальнюючу діаграму взаємозв'язку властивостей "пластичність - міцність механічна стабільність" для сплавів з помірним рівнем пластичності при даному рівні механічної стабільності, що обмежена граничною кривою оптимізації параболічних залежностей K від 0,2 при Kms = const, які обернені увігнутістю вгору, будують загальну систему взаємозв'язку комплексу властивостей "пластичність - міцність - механічна стабільність" сплавів з різними рівнями пластичності K при заданому значенні міцності 0,2, встановлюють залежності для опису граничних кривих оптимізації, що обмежують цю систему, визначають умовні рівні якості та будують їх границі, далі визначають параметри граничної кривої та інтервали міцності для її опису, після чого формулюють відповідні правила щодо оцінки якості сплавів в цих інтервалах. 9 UA 104481 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10