Спосіб визначення ударної в’язкості конструкційного сплаву

Реферат: Винахід належить до способу визначення ударної в'язкості конструкційних сплавів. Запропонований спосіб включає проведення випробування при температурі 293 K зразків з UA 115102 C2 (12) UA 115102 C2 концентратором на ударний згин, при цьому визначають величини питомої роботи руйнування, стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення та визначають базові механічні характеристики: σ0,2, σВ, та ψK, показник деформаційного зміцнення n і характеристики механічної стабільності Kms, причому за результатами випробувань зразків з концентратором типу Менаже визначають величини ударної в'язкості KCU для конструкційних титанових сплавів, а за результатами випробувань стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення опт додатково визначають оптимальні величини характеристики механічної стабільності K ms . та  показники міри механічної якості K для кожного сплаву із врахуванням виду поведінки його ms механічних характеристик в системі взаємозв'язку "пластичність - міцність - механічна    стабільність", будують залежності KCU  f K ms і KCU  f Kms  . Винахід покращує процес визначення ударної в'язкості конструкційних сплавів, скорочуючи час і витрати при тестуванні цих сплавів за ознаками крихкості та окрихчення. UA 115102 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до галузі дослідження властивостей твердих матеріалів шляхом прикладання статичних та ударних навантажень, а саме, до визначення ударної в'язкості конструкційного сплаву (далі - КС) за допомогою випробувань при кімнатній температурі 293 K стандартних призматичних зразків з концентратором на ударний згин та стандартних гладких зразків на квазістатичне одновісне розтягнення. Під КС розуміють промислові матеріали на основі заліза і титану, що використовують в авіаційній, космічній та кріогенній техніці, для створення особливо відповідальних конструкцій тощо. При цьому ефективність використання КС і їх зварних швів в багатьох призначеннях можна підвищити легуванням, методами термічної обробки (ТО) та термомеханічної обробки (ТМО). Відомий спосіб визначення ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) КС, при якому проводять випробування стандартних призматичних зразків з різними концентраторами напружень (KCU - типу Менаже, KCV - типу Шарпі, КСТ - втомна тріщина) методом ударного згину за допомогою маятникових копрів та визначають характеристику ударної в'язкості за відомою формулою: 2 KCU KCV , KCT   K / S0 , Дж/см , де: K - робота удару, Дж; S0 - початкова площа поперечного перерізу зразка у місті 2 концентратора напружень, см [1]. Недоліком даного способу є відсутність зв'язку базових механічних характеристик металу, таких, як  0,2 - умовна межа текучості, B - границя міцності, K - відносне звуження зразка в момент руйнування в умовах лінійного напружено-деформованого стану (НДС), з величиною ударної в'язкості KCU (KCV, КСТ) в умовах складного НДС. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб визначення ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) KCV конструкційних сталей різних класів міцності за залежністю KCV  f Kms, n , де K ms характеристика механічної стабільності, n - показник деформаційного зміцнення [2]. Цей спосіб дозволяє проводити приблизну оцінку рівня KCV за показником їх механічної стабільності K ms з урахуванням класу міцності сталей, але його практична цінність обмежується неоднозначним впливом на зв'язок між KCV і K ms показника n . Таким чином, спосіб визначення ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) КС за найближчим аналогом має наступні недоліки: а) зв'язок KCV  f Kms, n не носить однозначного характеру навіть для конструкційних сталей одного класу міцності; б) відсутня методика визначення оптимальної (найкращої) величини ударної в'язкості та ключових механічних характеристик металу, що її забезпечують; в) не встановлено ключових параметрів, що формують величину ударної в'язкості та дозволяють віднайти коректні кореляційні залежності між цією характеристикою і базовими механічними характеристиками  0,2 , B і K КС. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу визначення величини ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) КС за результатами випробувань при кімнатній температурі 293 K зразків з концентратором типу Менаже (KCU) на ударний згин для конструкційного титанового сплаву (далі - КТС), стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення та визначення при цьому базових механічних характеристик, шляхом отримання достатньої кількості власних експериментальних даних та вихідних даних, отриманих з літературних джерел. Це дозволило авторам на основі отриманих результатів визначити показники деформаційного зміцнення n , характеристики механічної стабільності K ms та їх опт оптимальні величини K ms . , показники міри механічної якості   K   і KCU  f K залежності KCU  f  K ms ms металу та побудувати ms  , що мають лінійний характер для усіх досліджених груп КТС за ознакою типу сплаву з достатньо високим коефіцієнтом кореляції R : для залежностей KCU  f  R  0,89 , а для KCU  f Kms  R  0,84 . За отриманими залежностями авторами   K ms було встановлено оптимальні величини ударної в'язкості KCU опт. для досліджених сплавів за 50 критерієм   K ms опт  1 та відповідні їй оптимальні значення механічної стабільності K ms . , після чого розраховано інші базові механічні характеристики, що мають забезпечити найвищий рівень механічної якості КТС для кожного можливого виду поведінки цих характеристик у відомій системі взаємозв'язку "пластичність - міцність - механічна стабільність". Крім того, було 1 UA 115102 C2     встановлено залежності наступного виду KCU опт.  S  f n  10 3 і tg  S  f n  10 3 , де параметр S  0,2 / B , а показник tg відображує інтенсивність зміни ударної в'язкості KCU сплаву зі зміною його механічної якості   K 5 . Отримані авторами залежності дали змогу встановити, що ms величина ударної в'язкості KCU на загал формується величинами базових механічних характеристик  0,2 , B і K шляхом їх складного взаємозв'язку через комплексні параметри n і  K із врахуванням виду їх поведінки (1-го або 2-го) та певного інтервалу змін показників ms  0,2 , n і S , а це, в свою чергу, дозволило віднайти кінцеву кореляційну залежність між характеристиками KCU і базовими механічними характеристиками  0,2 , B і K металу, яка регулюються тільки інтервалом змін показників  0,2 , n , S . Запропонований спосіб дозволяє 10 15 20 визначати величину ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) KCU за результатами відносно простих і дешевих випробувань на квазістатичне одновісне розтягнення стандартних гладких зразків при кімнатній температурі випробувань 293 К, тобто за даними базових механічних характеристик КТС, з достатньою для практичного використання точністю, що дає можливість скоротити час і витрати при тестуванні цих сплавів за ознакою крихкості або окрихчення та робить даний спосіб більш інформативним. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі визначення величини ударної в'язкості конструкційного сплаву, при якому проводять випробування при температурі 293 K зразків з концентратором на ударний згин, визначення при цьому величини питомої роботи руйнування, стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення та визначення при цьому базових механічних характеристик, показника деформаційного зміцнення n і характеристики механічної стабільності K ms , згідно з винаходом, за результатами випробувань зразків з концентраторами типу Менаже на ударний згин визначають величини ударної в'язкості KCU для КТС, а за результатами випробувань стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення опт додатково визначають оптимальні величини характеристики механічної стабільності K ms . та 25 показники міри механічної якості   K для кожного сплаву із врахуванням виду поведінки його ms механічних характеристик в системі взаємозв'язку «пластичність - міцність - механічна   стабільність», будують залежності KCU  f  K ms величини ударної в'язкості KCU опт. за критерієм   K 30 і KCU  f Kms  , визначають оптимальні  1 та відповідні їй оптимальні значення ms опт механічної стабільності K ms . , після чого розраховують інші базові механічні характеристики, що забезпечують найвищий рівень механічної якості КТС для кожного можливого виду поведінки     цих характеристик, далі будують залежності KCU опт.  S  f n  10 3 і tg  S  f n  10 3 , де параметр S  0,2 / B , а показник tg відображує інтенсивність зміни ударної в'язкості KCU сплаву зі зміною його механічної якості   K 35 , за допомогою яких встановлюють кореляційну ms залежність, яка регулюється тільки інтервалом змін показників  0,2 , n , S та дозволяє визначати величину ударної в'язкості KCU за базовими механічними характеристиками  0,2 , B і K металу. За рахунок  40 45 побудови авторами   залежностей   ,  KCU  f K ms KCU  f Kms  та KCU опт.  S  f n  10 3 , tg  S  f n  10 3 запропонований спосіб дозволяє з більш високою і достатньою для практичного використання точністю визначати величину ударної в'язкості KCU КТС в умовах складного НДС за базовими механічними характеристиками металу, що визначаються в умовах лінійного НДС. При цьому автори використовували експериментальні дані величин ударної в'язкості KCU та базових механічних характеристик металу, а саме: умовної межі текучості  0,2 , границі міцності B , відносного звуження в момент руйнування зразка K , отримані за результатами власних досліджень за винаходом та з літературних джерел при кімнатній температурі випробувань 293 K. Це дозволило визначити показники деформаційного зміцнення n , характеристики механічної стабільності K ms і їх оптимальні 2 UA 115102 C2 опт величини K ms . , показники міри механічної якості   K   побудувати залежності KCU  f  K для кожного дослідженого КТС та ms і KCU  f Kms  , за якими були визначені оптимальні ms (найкращі) величини ударної в'язкості KCU опт. за критерієм   K 5  1 та відповідні їм значення ms опт механічної стабільності K ms . , розраховані інші базові механічні характеристики, що забезпечують найвищий рівень механічної якості КТС. Далі були побудовані закономірності     KCU опт.  S  f n  10 3 і tg  S  f n  10 3 , де параметр S  0,2 / B , а показник tg відображує інтенсивність зміни ударної в'язкості KCU сплаву зі зміною його механічної якості   K . При ms цьому використовували відому методику розподілу КТС на види за характером поведінки їх механічних характеристик в системі взаємозв'язку "пластичність - міцність - механічна 10  15 20   , KCU стабільність". Об'єднання встановлених закономірностей KCU  f  K  опт. і tg  S  f n  10 3 дало змогу отримати кінцеву кореляційну залежність, яка регулюється тільки інтервалом змін показників  0,2 , n , S та дозволяє визначати розрахунковим способом величину ударної в'язкості KCU за базовими механічними характеристиками  0,2 , B і K металу з достатньою для практичного використання точністю. Інформація про величину ударної в'язкості KCU є важливою при виборі КТС для відповідальних конструкцій, в тому числі об'єктів авіаційної, космічної та кріогенної техніки, що експлуатуються в умовах складного НДС та потребують тестування за ознакою крихкості або окрихчення. Запропонований спосіб пояснюється таблицями та графіками, а саме: в таблиці 1 наведені режими ТО (ТМО) та експериментальні дані базових механічних характеристик досліджених КТС при кімнатній температурі випробувань 293 Κ:  0,2 , B , K , комплексних параметрів n , K ms та ударної в'язкості KCU; в таблиці 2 наведені інтервали зміни показників  0,2 , n , S для досліджених КТС та відповідні значення емпіричних коефіцієнтів a, b, c, d в залежностях (9), (10) i (11); в таблиці 3 наведені результати визначення показників KCU опт. за критерієм   K 25   S  f n  10 3 ms (фіг. 1,а) і міри механічної якості   K  1 , tg ms за (1), а також розрахунку ударної в'язкості KCU за (11) та ms оцінки його точності; на фіг. 1 зображені залежності ударної в'язкості KCU від: а - міри механічної якості   K ;бms механічної стабільності K ms ; експериментальні дані сплавів: □ - ТЛЗ [6],  - ВТ20 [7], - ВТ5Л [6], ▲ - ВТ6Л [6], ● - ВТ22 (власний експеримент авторів: №№ 1-4 - номери ТО в табл. 1), о – 30 35 опт ВТ22 [5]; KCU опт. , K ms . - оптимальні значення показників ударної в'язкості і механічної стабільності; на фіг. 2 зображені залежності від показника деформаційного зміцнення n : a - параметру KCU опт.  S ; б - параметру tg  S ; експериментальні дані сплавів: □ - ТЛЗ [6],  - ВТ20 [7], ВТ5Л [6], ▲ - ВТ6Л [6], ● - ВТ22 (власний експеримент авторів), о - ВТ22 [5]; криві 1-4 відповідають інтервалам змін показників  0,2 , n , S в табл. 3. Спосіб реалізується наступним чином. З метою побудови експериментальних залежностей  40     ,  KCU  f K ms KCU  f Kms  та використовували експериментальні дані власних KCU опт.  S  f n  10 3 , tg  S  f n  10 3 досліджень за винаходом та вихідні дані, отримані з літературних джерел. Проводили випробування при кімнатній температурі 293 K зразків КТС з концентратором типу Менаже на ударний згин та визначення при цьому ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) KCU, стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення та визначення при цьому базових механічних характеристик. Це дозволило отримати достатній об'єм даних для подальшого аналізу та коректної статистичної обробки. 3 UA 115102 C2 5 10 Методика визначення величини ударної в'язкості шуканого КТС за його базовими механічними характеристиками, у тому числі оптимізованого сплаву даного типу за результатами його серійних випробувань, полягає у наступному: 1) за результатами випробувань стандартних гладких циліндричних зразків на одновісне розтягнення при кімнатній температурі 293 K та визначення базових механічних характеристик досліджуваних КТС проводять обробку цих даних, використовуючи відому методику [3] для визначення величин їх показників деформаційного зміцнення n та характеристик механічної стабільності K ms (табл. 1). За отриманими даними базових механічних характеристик  0,2 , B і K визначають вид поведінки механічних характеристик в системі взаємозв'язку "пластичність міцність - механічна стабільність", використовуючи відомий спосіб [4], та показники міри механічної якості   K для кожного дослідженого КТС за відомими залежностями: ms K ms , (1) опт K ms . де оптимальна величина механічної стабільності для КТС 1-го виду поведінки механічних характеристик (формула відкоректована авторами):  K 15  ms опт K ms . m     c  d  0,2   1 , (2)  a  b  ln  e  k  0,2      -1 -1 a  2,157 ; b  0,140 ; c  75,745 ; d  0,043 [МПа ]; e  71780 ; k  0,037 [МПа ]; , m  2,448 - емпіричні коефіцієнти (відкоректовані авторами), а для КТС 2-го виду поведінки механічних характеристик: де опт K ms .  a  b  0,2 , (3) 20 де a  3,922 ; b  153  10 3 [МПа ] - емпіричні коефіцієнти; , -1   і KCU  f K 2) будують залежності KCU  f  K ms ms  - фіг. 1, за якими, на прикладі сплаву ВТ22 (результати власних досліджень за винаходом), визначають оптимальну (найкращу) величину ударної в'язкості KCU опт. за критерієм   K 25  1 (фіг. 1, а) та відповідне їй значення ms опт механічної стабільності K ms . (фіг. 1, б), розраховують інші базові механічні характеристики, що забезпечують найвищий рівень механічної якості КТС за відомими залежностями [4]: - у випадку його належності до 1-го виду поведінки механічних характеристик, оптимальна пластичність визначається за залежністю: 1 опт .  a  1  d  1  e bK ms  c   1 d , (4)     де a  71780  2,511 ; b  7,136  0,150 ; c  2,031  0,056 ; , коефіцієнти (відкоректовані авторами), при міцності: опт K . 30  опт 0,2  a  K .  b  c   , (5) опт. K де a  75,745  0,920 ; b  0,043  15  10 3 [МПа ]; c  5,1 10 4  12  10 5 [МПа ] - емпіричні , , коефіцієнти, - у випадку його належності до 2-го виду поведінки механічних характеристик, оптимальна пластичність визначається за залежністю: -1 35 - емпіричні d  3,448  0,033 -1 опт опт K .  a  b  K ms . , (6) де a  36,938  1524 ; b  37,177  1115 - емпіричні коефіцієнти, при міцності: , ,   опт 0,2  a  K . b , (7) -1 40 де a  108,887  4,522 ; b  0,057  0,002 [МПа ] - емпіричні коефіцієнти. Таким чином, для перспективного сплаву типу ВТ22 оптимальна величина ударної в'язкості складає KCU опт.  35 Дж/см (фіг. 1, а), їй відповідає оптимальне значення механічної опт стабільності K ms .  2,64 для даної серії ТО (фіг. 1, б), при цьому інші базові механічні характеристики для кожного можливого виду їх поведінки у такого оптимізованого сплаву мають складати: 2 4 UA 115102 C2 опт - у випадку його належності до 1-го виду: K .  68 % при 0,2  990 МПа (згідно з (4) і (5) відповідно); 5 опт - у випадку його належності до 2-го виду: K .  53 % при 0,2  970 МПа (згідно з (6) і (7) відповідно). Зрозуміло, що в аналогічний спосіб можна сформувати оптимальний комплекс показників механічних характеристик і для будь-якої іншої групи КТС; 3) за (фіг. 1, а) встановлюють загальну залежність для визначення параметру KCU:   KCU  KCU опт.  tg  1  K ms , (8) де показник tg відображує інтенсивність зміни ударної в'язкості KCU сплаву зі зміною його 10 механічної якості   K .  ms    4) далі будують закономірності KCU опт.  S  f n  10 3 і tg  S  f n  10 3 , де параметр (фіг. 2), з яких випливають наступні залежності: із закономірності S  0,2 / B   KCU опт.  S  f n  10 3 , представленій на фіг. 2, а: KCU 15 опт. S 1  c  d  n , (9)   а із залежності tg  S  f n  10 3 , представленій на фіг. 2, б: tg  S  a  b  n . (10) Підставляючи (9) і (10) у (8), отримуємо кінцеву залежність для розрахунку величини ударної в'язкості KCU: 1    KCU  B 0,2  a  b  n  c  d  n  1 K 20 ms , (11) де a , b , c , d - емпіричні коефіцієнти, що залежать від інтервалів змін показників  0,2 , n , S , значення яких наведені в табл. 2 для досліджених КТС. Статистичний аналіз результатів визначення величин ударної в'язкості KCU досліджених КТС з використанням залежності (11) показав, що точність, при якій абсолютне відхилення  розрахункових значень KCU розр. від експериментальних KCU експ. не перевищує ±5 Дж/см , достатня для практичного використання розробленої методики (табл. 3), а це дозволить зберегти час і витрати при оцінці ударної в'язкості титанових сплавів. За результатами аналізу залежності (11), можна зробити важливий висновок про те, що величина ударної в'язкості КС на загал формується величинами базових механічних характеристик  0,2 , B і K шляхом їх складного взаємозв'язку через комплексні параметри n 2 25 30 35 40 45 50 і  K ms із врахуванням виду їх поведінки та певного інтервалу змін показників  0,2 , n , S . Додатково слід зазначити, що у випадку, коли значення показників  0,2 , n і 0,2 / B  S виходять за межі інтервалів, вказаних в табл. 2, необхідно провести калібрувальні випробування не менше двох партій зразків сплавів одного типу, у яких значення KCU будуть суттєво відрізнятись (наприклад, внаслідок використання різних режимів обробки або зміни температур випробувань), після чого слід провести аналогічні операції, що приведуть до визначення коефіцієнтів a , b , c , d в залежності (11). При створенні моделей для прогнозування величин ударної в'язкості KCV (за Шарпі) або КСТ (зразки з втомною тріщиною) КС логіка та послідовність операцій можуть бути аналогічними. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє розробити загальну методику для прогнозування величини ударної в'язкості (питомої роботи руйнування) КС за результатами відносно простих і дешевих випробувань на квазістатичне одновісне розтягнення стандартних гладких зразків при кімнатній температурі 293 K, тобто за даними їх базових механічних характеристик, з достатньою для практичного використання точністю. Крім цього, за допомогою запропонованого способу, можна визначати оптимальні (найкращі) величини ударної в'язкості KCU опт. та відповідні їй інші базові механічні характеристики, що забезпечують найвищий рівень механічної якості КС даного типу для кожного можливого виду поведінки цих характеристик в системі взаємозв'язку "пластичність - міцність - механічна стабільність". Інформація про величину ударної в'язкості KCU є важливою при виборі КС, у тому числі КТС, для відповідальних конструкцій, в тому числі об'єктів авіаційної, космічної та кріогенної техніки, 5 UA 115102 C2 що експлуатуються в умовах складного НДС та потребують тестування за ознакою крихкості або окрихчення. 5 10 15 20 Джерела інформації: 1. ГОСТ 9454-78 "Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах". - Москва: ИПК Изд-во стандартов, 1978. - 15 с. 2. Котречко С.Α., Мешков Ю.Я. Предельная прочность. Кристаллы, металлы, конструкции. Киев: Наукова думка, 2008. - 295 с. 3. Патент України на винахід № 105845, МПК 06, G01N 3/00, 3/08, 3/18, опубл. 25.06.14, 2014, Бюл. 12. 4. Мешков Ю.Я., Котречко С.А., Шиян А.В. Механическая стабильность металлов и сплавов. - К.: Наукова думка, 2014. - 277 с. 5. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пос. в 4-х т. / Под ред. В.В. Панасюка. - Т. 3: Характеристики кратковременной трещиностойкости материалов и методы их определения. - К.: Наукова думка, 1988. - 436 с. 6. Ильин А.А. Колачев Б.Α., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. - М.: ВИЛС - МАТИ, 2009. - 520 с. 7. Ахонин С.В., Белоус В.Ю. Сварка в узкий зазор соединений толщиной 110 мм из титанового сплава ВТ20 // В сб. науч. трудов МК "Титан-2011 в СНГ", Украина, г. Львов, 2011. Изд. ИМФ НАН Украины, МА "Титан". - С. 338-342. Таблиця 1 Режими ТО (ТМО) та експериментальні дані базових механічних характеристик досліджених КТС при кімнатній температурі випробувань 293 Κ:  0,2 , B , K , комплексних параметрів n , K ms та ударної в'язкості KCU № КТС п/п 1 2 1 ВТ22 3 4 5 6 7 8 ВТ22 [5] 9 ТО (ТМО)  0,2 , МПа 1295 820 1275 1000 1230 1270 1270 1280 B , МПа 1370 825 1370 1065 1260 1310 1310 1295 K , % n Γ 920 °C+ ВД 550 °C 8,3 0,033 Г 920 °C 55,0 0,018 Г 820 °C+ ВД 550 °C 10,2 0,038 Г 820 °C + ВД 650 °C 28,7 0,038 Тд.=1123 K; 1023 K, 1 г 48,0 0,020 Тд.=1123 K; 848 K, 8 г 20,0 0,023 Тд.=1323 K; 848 K, 8 г 10,6 0,023 2 0 % ; ВДП 1233 K, 1 г 3,3 0,013 2 20 % ; Тд.=1223 K; 1023 K, 1 г 1270 1300 13,0 0,019 + 848 K, 8 г 2 10 40 % ; така ж 1270 1310 20,0 0,023 2 11 60 % ; така ж 1270 1305 28,5 0,022 12 Лита лопатка t=60 мм 490 568 31,1 0,067 13 така ж t=100 мм 478 555 32,0 0,067 14 ТЛЗ [6] така ж t=80 мм 474 560 28,5 0,072 15 така ж t=240 мм 508 585 29,5 0,064 16 Литі зразки 608 642 29,5 0,034 17 Литий стан 735 796 15,5 0,042 ВТ5Л [6] 18 ТВО 863 910 32,3 0,034 19 Литий стан 870 940 18,0 0,041 20 ВТ6Л [6] ТВО; 0,9 % Η 1080 1130 16,0 0,029 21 ТВО; 0,6 % Η 1030 1090 25,0 0,035 22 Основний метал 840 1016 22,0 0,076 23 МШ (верх шва) 716 824 40,0 0,066 ВТ20 [7] 24 МШ (середина шва) 738 815 42,0 0,052 25 МШ (низ шва) 758 842 41,0 0,054 Примітки: 1 - результати власних досліджень за винаходом; 2 - деформація температура деформації; t - товщина; МШ - метал зварного шва; ТВО обробка 6 1,22 2,16 1,32 1,81 1,97 1,60 1,40 1,02 KCU, 2 Дж/см 11,0 27,0 14,0 22,0 30,0 27,0 20,0 10,0 1,48 20,0 K ms 1,60 27,0 1,73 34,0 1,48 85,5 1,49 90,0 1,57 91,0 1,44 85,2 1,78 100,0 1Д7 55,0 1,83 60,0 1,17 46,0 1,51 42,0 1,70 55,0 1,67 54,0 2,21 90,0 2,14 91,0 2,13 89,0 з  -області; Тд. - термоводнева UA 115102 C2 Таблиця 2 Інтервали зміни показників  0,2 , n , S для досліджених КТС та відповідні значення емпіричних коефіцієнтів a , b , c , d в залежностях (9), (10) і (11) Інтервали зміни показників , МПа S  0,2 / B  0,2 n № кривої на фіг. 2 1 2 3 / 4 // 4 715-840 475-610 820-1280 735-860 870-1080 0,052-0,076 0,034-0,072 0,013-0,038 0,034-0,042 0,029-0,041 0,83-0,91 0,85-0,95 0,93-0,99 0,92-0,95 0,93-0,96 2 2 2 2 a , Дж/см b , Дж/см c , Дж/см d , Дж/см (9), (11) (9), (11) (10), (11) (10), (11) 129,01 385,91 191,88 573,93 133,80 340,0 82,18 208,70 35,78 81,31 53,97 122,50 68,32 198,53 18,34 45,0 56,64 137,31 Таблиця 3 Результати визначення показників KCU опт. за критерієм   K якості   K № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25  1 , tg (фіг. 1, а) і міри механічної ms за (1), а також розрахунку ударної в'язкості KCU за (11) та оцінки його точності ms KCU опт. , 2 Дж/см КТС tg , Дж/см ВТ22 35 52,80 ТЛЗ 129 79,24 ВТ5Л 65 17,86 ВТ6Л 55 17,77 BT20 120 178,48 Примітка: Δ абсолютне експериментального KCU 2  K (1) ms 0,55 0,86 0,59 0,76 0,97 0,81 0,71 0,52 0,75 0,81 0,87 0,47 0,47 0,49 0,46 0,63 0,42 0,70 0,45 0,67 0,72 0,63 0,84 0,82 0,83 відхилення експ. 5 7 KCU експ. , 2 Дж/см 11,0 27,0 14,0 22,0 30,0 27,0 20,0 10,0 20,0 27,0 34,0 85,5 90,0 91,0 85,2 100,0 55,0 60,0 46,0 42,0 55,0 54,0 90,0 91,0 89,0 розрахункового KCU розр. , 2 Дж/см (11) 11,3 27,6 13,4 22,2 33,4 24,9 19,7 9,7 21,8 24,9 29,1 86,9 86,9 88,8 86,2 99,7 54,7 59,7 45,2 47,0 50,0 54,2 90,9 88,0 89,7 значення  , Дж/см 2 0,3 0,6 -0,6 0,2 3,4 -2,1 -0,3 -0,3 1,8 -2,1 -4,9 1,4 -3,1 -2,2 1,0 -0,3 -0,3 -0,3 -0,8 5,0 -5,0 0,2 0,9 -3,0 0,7 KCU розр. від UA 115102 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб визначення ударної в'язкості конструкційного сплаву, в якому проводять випробування при температурі 293 K зразків з концентратором на ударний згин, визначають при цьому величини питомої роботи руйнування, стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення та визначають при цьому базові механічні характеристики: σ0,2 - умовної межі текучості, σВ границі міцності, ψK - відносного звуження зразка в момент руйнування в умовах лінійного напружено-деформованого стану, показник деформаційного зміцнення n і характеристики механічної стабільності Kms, який відрізняється тим, що за результатами випробувань зразків з концентратором типу Менаже визначають величини ударної в'язкості KCU для конструкційних титанових сплавів (КТС), а за результатами випробувань стандартних гладких зразків на одновісне розтягнення додатково визначають оптимальні величини характеристики механічної опт  стабільності K ms . та показники міри механічної якості K 15 виду поведінки його механічних характеристик в системі взаємозв'язку "пластичність - міцність механічна стабільність", будують залежності оптимальні величини ударної в'язкості KCU 20 для кожного сплаву із врахуванням ms опm. ms  за критерієм K і KCU  f Kms  , визначають  1 та відповідні їй оптимальні ms опт значення механічної стабільності K ms . , після чого розраховують інші базові механічні характеристики, що забезпечують найвищий рівень механічної якості КТС для кожного можливого виду поведінки цих характеристик, далі будують залежності KCU опт.  S  f n  10 3 і  tg  S  f n  10 3  , де параметр S=σ 0,2/σВ,   а показник tgα відображує інтенсивність зміни ударної  в'язкості KCU сплаву зі зміною його механічної якості K 25    KCU  f K , за допомогою яких встановлюють ms кореляційну залежність, яку регулюють тільки інтервалом змін показників σ 0,2, n, S, що дозволяє визначати величину ударної в'язкості KCU за базовими механічними характеристиками σ0,2, σВ і ψK металу. 8 UA 115102 C2 9 UA 115102 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10