способ определения трещиностойкости

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ, по которому из исследуемой стали изготовляют образец, исследуют его и определяют параметр К_1с, характеризующий его трещиностойкость, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения трещиностойкости серосодержащей стали, исследование осуществляют посредством поляризации образца в электролите с определенной скоростью, смещения потенциала образца из анодной области, а анодную и обратно, регистрации при этом зависимости потенциал-ток и определении разности потенциалов E между потенциалом полной пассивации и потенциалом реактивации, а параметр К_1с определяют по формуле K_1c= ME, где М - коэффициент пропорциональности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металловедению, в частности к контролю трещиностойкости сплавов.

Известны способы определения трещиностойкости по величине вязкости разрушения при изгибе или внецентренном разрушении образцов [1].

Эти способы заключаются в выполнении надреза на образцах и создании предварительной усталостной трещины от вершины надреза. При этом особое значение имеет соблюдение определенных соотношений всех размеров образца, надреза и трещины.

В этом заключается основной недостаток этих способов - большая длительность определения трещиностойкости, которая обусловлена необходимостью изготовления образцов разных размеров в зависимости от типа материалов. Размеры образцов определяются величиной условного предела текучести материала (_0,2) при обычном растяжении и тех же условиях (температура, скорость деформации). Определение величины _0,2 в каждом случае также требует затрат времени и увеличивает длительность определения трещиностойкости.

Для стали, выплавленной по одной технологии, определение трещиностойкости стандартным методом занимает 105-140 ч при условии испытаний трех или четырех образцов. В это суммарное время входит вырезка образцов из наиболее характерных зон листа, изготовление образцов и их испытания.

Целью изобретения является сокращение времени определения трещиностойкости.

Указанная цель достигается использованием электрохимического метода - циклической вольтамперометрии, заключающегося в смещении с определенной скоростью электродного потенциала исследуемого материала из катодной области в анодную и обратно, регистрации зависимости потенциал-ток и определении параметра Е - разности потенциала полной пассивации и потенциала реактивации (Фладе-потенциала).

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного применением электрохимического метода исследования, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Известны способы анализа металлических материалов электрохимическими методами [2] , которые позволяют оценить склонность материалов к тому или иному виду коррозионных разрушений.

Однако известные способы не позволяют провести корреляцию с загрязненностью металла, в частности с содержанием серы, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ определения трещиностойкости стали, содержащей разное количество серы, осуществляют следующим образом.

Легированную сталь определенного состава (30Н4МДФА) после выплавки анализируют на содержание серы, а также измеряют стандартным методом (ГОСТ 25.506-85) величину вязкости разрушения К_1с.

Анализ образцов стали проводят в трехэлектродной стеклянной ячейке. В качестве вспомогательного электрода используют платиновую проволоку, а в качестве рабочего электрода - образец анализируемой стали. Потенциал рабочего электрода измеряют относительно хлоридсеребряного электрода сравнения. Образец поляризуют (принудительно изменяют потенциал) со скоростью 50 мВ/с при помощи потенциостата ПИ-50-1. Зависимость потенциал-ток регистрируют самопишущим потенциометром ПДП-4-002. На зависимости потенциал-ток определяют величины потенциала полной пассивации при анодной поляризации (при смещении электродного потенциала в положительную сторону) и потенциала реактивации при катодной поляризации (при смещении электродного потенциала в отрицательную сторону).

Основным параметром в предлагаемом способе выбрана разность потенциала (при прямом ходе поляризационной i=E-кривой) и потенциала реактивации (при обратном ходе кривой).

На чертеже представлены графики изменения вязкости разрушения К_1С (основной характеристики трещиностойкости) и предлагаемого параметра Е в зависимости от содержания в стали серы.

Коэффициент К_1С линейно уменьшается с увеличением содержания серы (при испытаниях коэффициент корреляции равен 0,83).

Предлагаемый параметр Е также линейно уменьшается при увеличении содержания серы (при испытаниях коэффициент корреляции равен 0,91), что позволяет однозначно определять трещиностойкость стали электрохимическим методом.

Для анализа трещиностойкости стали предлагаемым способом по параметру Е требуется 4 ч (при условии испытаний трех параллельных образцов). В это время входит подготовка образцов, проведение испытаний и анализ полученных результатов.

Таким образом достигается уменьшение более чем в 30 раз времени анализа, что особенно важно при производстве больших количеств стали.

Кроме того, для предлагаемого способа необходимо почти в 40 раз меньше стали.