способ контроля структурных изменений фазовых превращений и химического состава металлов

Формула изобретения

Способ контроля структурных изменений фазовых превращений и химического состава металлов, отличающийся тем, что контроль производится путем измерения и анализа параметров механических волн, инициированных внешним источником и проходящих через тело исследуемого металла в процессе его нагрева или охлаждения или при его выдержке при заданной температуре, причем в качестве параметров механических волн используют скорость и коэффициент затухания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов, а именно к способам контроля структурных изменений фазовых превращений и химического состава металлов в процессе его нагрева, охлаждения или выдержки при заданной температуре.

Известны способ контроля химического и фазового состава металлов и сплавов и устройство для его осуществления. Данный способ основан на замере амплитуды термоЭДС, возникающей при вдавливании в тело исследуемого металла твердого электропроводящего индентера, в качестве второго параметра измеряют сигнал термоЭДС, проинтегрированный в течение длительности его импульса. Полученные величины сравнивают с их эталонными значениями. (Патент РФ 2085923, кл. G 01 N 25/18, опубл. 1997 г.).

Недостатком известного способа является зависимость измеряемых величин от качества контакта электропроводящего индентера с телом исследуемого металла в нагретом состоянии, при этом сравниваемая с эталонной величина термоЭДС, возникающей в процессе измерения, сопоставима с величиной ошибки измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ультразвукового контроля формы графитовых включений в чугуне, при котором в контролируемое изделие одним преобразователем излучают импульсы ультразвуковой продольной головной волны, другим преобразователем принимают импульс волны, прошедший через контролируемое изделие. Путь прохождения головной волны через материал задается конструкцией преобразователя и является неизменным. Контролируемый параметр структуры материала влияет только на время прохождения волны.

Скорость распространения ультразвуковой продольной головной волны совпадает со скоростью ультразвуковой продольной волны, т.е. является максимальной по сравнению с другими типами волн, что обеспечивает однозначность определения измеряемого импульса. По времени распространения ультразвуковой продольной головной волны определяют скорость ее распространения в материале и оценивают структуру материала. (Патент РФ 2060494, кл. G 01 N 29/10, опубл. 1996 г.).

Недостаток этого технического решения в использовании ультразвуковой волны, что усложняет использование этого метода при исследовании металла в условиях высоких температур или меняющихся в процессе измерения контролируемых параметрах, кроме этого, с помощью данного способа контролируют только структуру металла, в частности форму графитовых включений в чугуне.

Задачей данного изобретения является расширение возможностей известных способов и создание более надежного, точного способа контроля структурных изменений фазовых превращений и химического состава металлов в процессе его нагрева, охлаждения или выдержки при заданной температуре.

Поставленная задача решается в способе контроля структурных изменений фазовых превращений и химического состава металлов, при котором контроль производится методом замера параметров механических волн, инициированных внешним источником, проходящих через тело исследуемого металла в процессе его нагрева, охлаждения или выдержки при заданной температуре, причем в качестве параметров механических волн используют скорость и коэффициент затухания.

Способ реализуется следующим образом.

Внешним источником, например бойком, в исследуемом металле, находящемся в процессе нагрева, охлаждения или выдержки при заданной температуре, инициируется механическая волна с известными параметрами. Параметры механической волны - скорость и коэффициент затухания после прохождения ее через тело исследуемого металла замеряются и анализируются в зависимости от контролируемых характеристик.

Пример 1. Деталь из металла подвергается термообработке для получения заданного фазового состава. Внешним источником - высокоэнергетическим импульсом лазерного излучения с определенным интервалом в детали инициируется механическая волна, измерение параметров которой производится посредством лазерного интерферометра. Совпадение изменяемых в процессе термообработки параметров инициируемой в детали механической волны с эталонными сигнализирует о получении заданного фазового состава в металле детали.

Пример 2. Деталь из металла с подготовленной структурой нагревается до температуры сверхпластичности. Внешним источником - ударом электромеханического бойка в детали инициируется механическая волна, измерение параметров которой производится посредством пьезоэлемента. Пьезоэлемент установлен вне зоны нагрева на конце металлического стержня, другой конец которого вводится в область нагрева на время измерения и соприкасается с поверхностью детали. Резкое увеличение коэффициента затухания и резкое уменьшение скорости распространения инициируемой в детали механической волны будут соответствовать достижению в зоне нагреве температуры сверхпластичности.

Предлагаемый способ позволит по сравнению с известными методами более точно контролировать структурные изменения, фазовые превращения и химический состав металла в процессе его нагрева, охлаждения или выдержки при заданной температуре за счет высокого уровня изменения параметров инициируемой механической волны в зависимости от контролируемых характеристик исследуемого металла, а также за счет более простого и надежного способа проведения измерений.