способ определения положения границы между областями пластического течения при деформации металлов

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ МЕЖДУ ОБЛАСТЯМИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ, включающий испытание образца с параллельным построением диаграммы растяжения и изменения количества акустических сигналов в единицу времени, отличающийся тем, что регистрируют акустические сигналы в интервале частот 100 - 150 кГц, испускаемые при движении дислокаций, а границы зон устанавливают по резким изменениям количества сигналов в единицу времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам определения положения границы между областями пластического течения при деформировании металла и может быть использовано в металлургии и машиностроении при обработке металлов давлением, изготовлении изделий холодной деформацией.

Известен способ анализа диаграмм деформации, по которому осуществляют перестроение технической диаграммы растяжения в зависимости первой производной напряжения течения по деформации от напряжения течения [1].

Недостаток приведенного способа - невозможность определения границы между областями течения из-за того, что первая производная напряжения течения по деформации определяется только в области однородного деформационного уточнения (ОДУ).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и получаемому эффекту является известный способ определения положения границы между областями пластического течения металла, по которому осуществляют перестроение технической диаграммы деформации в истинную. Из анализа перестроенной диаграммы в логарифмических координатах: напряжение - деформация определяют координаты точек пересечения спрямленных участков, считая их границами, разделяющими области микротекучести (I), распространения полос Чернова-Людерса (II), однородного деформационного упрочнения (ОДУ) [2].

Недостаток приведенного способа состоит в том, что при геометрическом построении (когда углы наклона областей (II) и ОДУ близки) невозможно учесть физические и структурные изменения металла, что приводит к ошибке при определении областей пластического течения и особенно положения границ между ними.

Целью изобретения является повышение точности установления различных зон пластического течения и границ между ними.

Цель достигается тем, что регистрируют акустические сигналы в интервале частот 100-150 кГц, испускаемые при движении дислокаций, а границы зон устанавливают по резким изменениям количества сигналов в единицу времени.

Способ включает испытание образца с параллельным построением диаграмм растяжения и изменения количества акустических сигналов в единицу времени, регистрацию акустических сигналов в интервале частот 100-150 кГц, испускаемых при движении дислокаций, установку границ зон по резким изменениям количества сигналов в единицу времени.

Сущность способа заключается в том, что в процессе пластического течения движущиеся с ускорением дислокации испускают определенный спектр акустических сигналов, которые регистрируются. При визуальном анализе диаграммы изменения количества импульсов в единицу времени можно судить о качественных изменениях структуры металла при деформации. По диаграмме регистрации акустических сигналов первым актам движения единичных дислокаций соответствуют вполне закономерные всплески количества импульсов акустических сигналов в единицу времени (назовем интенсивность сигналов - N), что является границей начала области 1. При зарождении и распространении полос Чернова-Людерса N резко растет, появляются дополнительные гармоники на диаграмме N. Качественному различию диаграмм распространения N соответствует положение границы между областями I и II. Граница между участком II и ОДУ определяется по резкому снижению (в 10-15 раз) уровня значений N, изменению характера распространения импульсов (исчезает их немонотонность).

При частоте импульсов менее 100 кГц начинают сказываться акустические импульсы, полученные от механических колебаний испытательного оборудования, что приводит к вуалированию колебаний от движущихся дислокаций. При частотах более 150 кГц сказываются искажения на диаграмме акустических сигналов от колебаний закрепленных дислокаций, не принимающих участие в процессе течения металла. При частоте импульсов в пределах 100-150 кГц фиксируются только импульсы от движущихся дислокаций.

Таким образом, при плавном переходе кривой деформации от упругого участка к области (II) по появлению отдельных всплесков на диаграмме N определяют протяженность области I. По изменению морфологии распределения диаграммы N определяют границу между областями (I) и (II). Граница между областью II и ОДУ определяется по резкому уменьшению уровня и исчезновению немонотонности распределения импульсов.

П р и м е р 1. Сталь с 0,23% С со сверхмелкозернистой структурой феррита деформировали растяжением на машине типа "Инстрон" при температуре 20^оС и скорости деформации 10^-3 см^-1. Параллельно записывали импульсы акустической эмиссии с помощью прибора АВН-3. Датчик из пьезокерамики ЦТС-19 крепили непосредственно на образец. Диапазон частот составлял 100, 120, 150 кГц. После разрушения образца проведенный анализ логарифмической кривой деформации и диаграммы акустических импульсов показал, что в упругой области вблизи предела текучести всплески импульсов N указывают на необратимое движение дислокаций, что свидетельствует о достижении металлом области микротекучести I. Скругленный участок диаграммы растяжения (при переходе от упругой области к горизонтальному - площадке текучести) может достигать по шкале деформаций значений от 0,5 до 1%. На диаграмме импульсов N резкая граница между участками I и II определяется по приросту в 10-20 раз величины N и по ее немонотонности. При переходе металла от состояния, соответствующего участку II, к участку ОДУ величина N резко снижается примерно в 20-30 раз, а сама диаграмма становится монотонной.

П р и м е р 2. Сталь с 0,3% С после изотермического распада при температуре 500^оС деформировали растяжением. Запись диаграммы деформации показала отсутствие области микротекучести, т.е. упругий участок плавно переходит в параболическую область ОДУ. Анализ параллельно записанной диаграммы акустических сигналов показал, что помимо очень незначительной области микротекучести металл обладает небольшой, около 0,5%, областью с распределением N подобно наблюдаемым для II. После этого резкое падение уровня импульсов акустических сигналов и их монотонное распределение указало на переход металла в состояние, соответствующее области ОДУ.

Учитывая, что существование области II - площадки текучести является браковочным признаком для металла, предназначенного для холодной высадки, штамповки, вытяжки, невозможность ее (площадки текучести) определение по диаграмме растяжения в дальнейшем сказывается на качестве готовых изделий.

Из приведенных примеров следует, что, используя предложенный способ для анализа поведения металла в процессе деформирования, определяя точно границы области пластического течения, можно назначать режимы и величины пластической деформации при формоизменении металла, получать изделия повышенного качества.