Спосіб визначення крихкої міцності конструкційних сталей

Спосіб визначення крихкої міцності конструкційних сталей, при якому проводять розтягування дослідних зразків повздовж однієї осі, який відрізняється тим, що дослідні зразки виготовляють з кільцевим концентратором та розтягують їх при різних температурах в інтервалі не нижче –196 С, а значення крихкої міцності RMC визначають по величині середнього номінального напруження руйнування NF та при значенні залишкової деформації в місці розриву , яка дорівнює 2 %. (19) (21) u200913473 (22) 24.12.2009 (24) 26.04.2010 (46) 26.04.2010, Бюл.№ 8, 2010 р. (72) КОТРЕЧКО СЕРГІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, МЕШКОВ ЮРІЙ ЯКОВИЧ, АЖАЖА ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ПОЛУШКІН ЮРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ШИЯН АРТУР ВИТАЛЬОВИЧ, ОЗЕРСЬКИЙ МАКСИМ ВІКТОРОВИЧ (73) ІНСТИТУТ МЕТАЛОФІЗИКИ ІМ. Г.В. КУРДЮМОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 сті конструкційних сталей до рівня, достатнього для інженерних розрахунків. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення крихкої міцності конструкційних сталей, що включає розтягування дослідних зразків повздовж однієї осі, згідно з корисною моделлю, дослідні зразки виготовляють з кільцевим концентратором та розтягують їх при різних температурах в інтервалі не нижче -196 С, а значення крихкої міцності RMC визначають по величині середнього номінального напруження руйнування NF та при значенні залишкової деформації в місці розриву яка дорівнює 2%. Випробування дослідних зразків з кільцевим концентратором дає можливість більш точного визначення номінального напруження руйнування NF, за яким визначають значення рівня крихкої міцності. Спосіб в цілому є більш точним та спрощеним для визначення крихкої міцності в лабораторних умовах, оскільки випробування проводяться в легко доступному інтервалі температур, вищих температури кипіння рідкого азоту. Корисна модель пояснюється кресленням та графіками, на яких зображено: на Фіг.1 - циліндричний зразок певної геометрії з додатковим фактором окрихчення, яким є кільцевий надріз з радіусом 2мм і глибиною 1.4мм; на Фіг.2 - визначення рівня крихкої міцності RMC за величиною номінального напруження руйнування NС зразка спеціальної геометрії за Фіг.1, виготовленого з реакторної сталі 15Х2НМФА (плавка 3); на Фіг.3 - зв'язок між рівнем крихкої міцності RMC та номінальним напруженням руйнування NС зразків спеціальної геометрії за Фіг.1, виготовлених з конструкційних сталей різної міцності, де точки 1 – Ст3 (сферіодизація), 2 - Ст55 (маятниковий відпал), 3 - 15Х2НМФА (плавка 1), 4 15Х2НМФА (плавка 3), 5 - рейкова сталь (Р65), 6 30ХГСА. В таблиці показано узагальнюючі результати визначення номінального напруження руйнування NС та опору мікросколу RMC для кількох конструкційних сталей різної міцності та розрахунок середньої квадратичної похибки способу, що заявляється. Спосіб реалізується наступним чином. Для випробувань на розтягування до розриву в місці надрізу використовується стандартна розривна машина будь-якого типу, наприклад універсальна випробувальна машина УММ-5, яка обладнана кріокамерою для проведення випробувань в широкому інтервалі температур від +20°С до 196°С. У момент розриву фіксується прикладене 49501 4 навантаження РC. На розірваних половинках зразка в нетто-перетині визначається кінцевий діаметр зразка в місці розриву dK, обчислюється площа dk 2 / 4 і істинного перетину в місці розриву Fk розраховується номінальне напруження руйнування : 4 C NC d2 k Обчислюється залишкове відносне поперечне звуження зразка в місці розриву F0 Fk , F0 d2 0 - вихідна площа надрізаного педе F0 4 ретину. Для типових сталей з високим рівнем пластичності випробування доцільно проводити при трьох - п'яти різних температурах в інтервалі ~170°С - -196°С. Запропонований спосіб дозволяє встановити зв'язок між параметрами макроскопічного стану зразка при руйнуванні ( N - відносне звуження в надрізаному перетині та NС - номінальне напруження руйнування зразка з надрізом) і параметрами локального напруженого стану в осередку руйнування під надрізом. Попередні випробування, проведені на сталях з межею текучості від 300МПа до 1400МПа показали, що середня квадратична похибка визначення крихкої міцності NС запропонованим способом складає 0,034 (3,4%) (див. табл.), від відповідних величин опору мікросколу, отриманих у випробуваннях з прямим визначенням RMC на гладких зразках (Фіг.3). Таким чином, запропонований спосіб дозволяє з високою та цілком достатньою для інженерних розрахунків точністю визначати рівень крихкої міцності RMC конструкційних сталей з високим рівнем пластичності. Література: 1. Ужик Г.В. Сопротивление отрыву и прочность металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1950.С.51. 2. Копельман Л.А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. - Л.: Машиностроение, 1978. - С.42. 3. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.А. Структура металла и хрупкость стальных изделий. - К.: Изд-во Наук, думка, 1985. - С.82. 5 49501 6 Таблиця Марка сталі 10Г 10Г Ст3 Ст55 30ХГСА 15Х2НФМА (X) 15Х2НФМА (Я) Ст40 Рейкова сталь Р65 0,2 , МПа (20°С) Rmc, МПа 319 1070 249 820 231 850 359 1028 1400 2693 738 1440 590 1400 1400 2020 1022 2090 Середня квадратична похибка NC ,МПа 1200 874 870 1068 2710 1430 1439 2040 2146 R MC NC 0,891667 0,938215 0,977011 0,962547 0,993727 1,006993 0,972898 0,990196 0,973905 0,034 (3,4%) 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 49501 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601