Спосіб визначення нижнього порогового значення коефіцієнта інтенсивності напружень

Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности к испытаниям на коррозионное растрескивание. Известен способ испытания высокопрочных материалов на коррозионное растрескивание, заключающийся в том, что образец из высокопрочной стали с усталостной трещиной, выращенной при нагрузках, значительно превышающих номинальные, помещают в среду и нагружают постоянной нагрузкой до увеличения трещины на длину, превышающую длину зоны пластической деформации, возникшей у вершины усталостной трещины при нагружении образца, относительно небольшой, т.к. среда облегчает рост трещины. Затем ступенчато снижают нагрузку на образец, до прекращения роста трещины и на определенной временной базе по замеренным конечным значениям нагрузки и длины трещины с помощью известных формул определяют KISCC [1]. Недостатком способа является невозможность четкой фиксации момента старта и момента прекращения роста трещины, что влечет за собой большую дли тельность экспериментальных исследований. Задачей изобретения является усовершенствование способа определения нижнего порогового значения коэффициента интенсивности напряжений высокопрочных сталей в коррозионных средах путем обеспечения более точного определения момента старта и момента прекращения роста трещины, чем сокращается длительность и повышается точность определения нижнего порогового значения коэффициента. Указанная задача решается тем, что в способе определения нижнего порогового значения коэффициента интенсивности на-пряжений KISCC высокопрочных металлов в коррозионных средах, образец из высокопрочной стали с усталостной трещиной помещают в коррозионную среду и нагружают постоянной нагрузкой до увеличения трещины на длину, превышающую длин у зоны пластической деформации, возникающей у вершин у усталостной трещины, а затем ступенчато снижают нагрузку на образец до прекращения роста трещины. При этом момент старта трещины и прекращение ее роста фиксируют по сигналам акустической эмиссии (АЭ), определяют теоретическое время от начала приложения нагрузки до момента старта трещины по формуле: Тт = В .с-1•Кl o2, (1) где с - база изменения скорости роста трещины; В - постоянная материала, которая определяется экспериментально на нескольких образцах и равна: где Dln - длина, на которую увеличивалась трещина после приложения нагрузки (определяется после долома); n - количество событий акустической эмиссии; Кlо - коэффициент интенсивности напряжений в момент начала роста трещины; Kln - коэффициент интенсивности напряжений в момент увеличения трещины на длину Dln . Затем измеряют реальное время Тр от момента приложения нагрузки до начала роста трещины, уменьшают нагрузку до величины, при которой значение Тр достигнет значения Тр(теоретического времени), определяют для этого случая Kl, величина которого и будет величиной KISCC. Способ выполняется следующим образом. На нескольких образцах определяют константу материала В. С этой целью образец с усталостной трещиной размещают в коррозионной среде, нагружают его возрастающей нагрузкой до начала роста трещины и при постоянной нагрузке увеличивают трещину на длину Dln , фиксируя при этом количество событий акустической эмиссии n ( Dln измеряется после долома образца по известным методикам [1]). После этого определяется константа материала по предлагаемой формуле (2). Следует отметить, что испытания проводят при нагрузках, когда значения Kl > KISCC с целью значительного уменьшения времени проведения эксперимента. Затем в тех же условиях испытаний определяют значение KISCC по значению коэффициента интенсивности напряжений Kl. Это осуществляется следующим образом. Образцы нагружают возрастающей нагрузкой до начала роста трещины. Затем ступенчато снижают величину нагрузки до прекращения роста (остановки) трещины, фиксируя при этом с помощью акустической эмиссии время Тр от начала приложения постоянной нагрузки до первого скачка трещины. Сравнивают полученную величину времени Тр с величиной времени Тт, которая вычисляется по формуле (1). Если указанные значения равны (или приблизительно равны), то величина Kl, определенная по известным методикам [1], будет являться значением KISCC. В случае, если Тр меньше Тт, то нагрузку на образец уменьшают до тех пор, пока величина Тр не станет приблизительно равной Тт, а значение Kl в данном случае принимается за KISCC. Пример реализации способа. Исследования проводились на компактных образцах из стали 40Х, закаленной и отпущенной при t = 473°К в 0,5Н растворе NaCI + дистиллированная вода. Результаты испытаний приведены в таблице. Таким образом, из приведенных в таблице результатов следует, что время прове5 дения экспериментальных исследований на определение Kiscc по заявляемому способу значительно меньше, чем по способу-прототипу. Технический результат достигается тем, что повышается технологичность проведения исследовательских работ за счет уменьшения времени определения KISCC и точность определения KISCC, за счет более точного определения момента старта и момента прекращения роста трещины, фиксируемых по сигналам АЭ.