[go: up one dir, main page]

RU2624613C1 - Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation - Google Patents

Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2624613C1
RU2624613C1 RU2016106548A RU2016106548A RU2624613C1 RU 2624613 C1 RU2624613 C1 RU 2624613C1 RU 2016106548 A RU2016106548 A RU 2016106548A RU 2016106548 A RU2016106548 A RU 2016106548A RU 2624613 C1 RU2624613 C1 RU 2624613C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
compression
tension
loading
working part
Prior art date
Application number
RU2016106548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Александрович Савушкин
Кирилл Вальтерович Кякк
Юрий Алексеевич Безобразов
Николай Георгиевич Колбасников
Антон Алексеевич Наумов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ")
Priority to RU2016106548A priority Critical patent/RU2624613C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624613C1 publication Critical patent/RU2624613C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18Performing tests at high or low temperatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/60Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: testing equipment.
SUBSTANCE: provide the thermomechanical cyclic loading of the cylindrical sample, one loading cycle of which includes the tension and compression semicycles and the intermediate unloading step. The tension and compression or compression and tension semicycles are carried out at the same loading speed and with receipt of the same sample deformation degree, and the intermediate unloading step is performed within the time insufficient to develop the weakening processes in the sample metal. The sample is made solid cylindrical with the working part, having the diameter drop through the transition areas. The ratio of the sample working part length and diameter is 1.0÷1.4.
EFFECT: provision of multiple cyclic impact by tension and compression or compression and tension with keeping the sample original shape and dimensions, excluding the deformation stability loss and the sample local destruction, increase of the testing results control accuracy.
5 cl, 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний материалов, а конкретно к испытаниям металлических цилиндрических образцов методом деформирования (растяжения-сжатия или сжатия-растяжения), и может быть использовано для физического моделирования в лабораторных условиях процессов многократной пластической деформации металлов, происходящих в условиях промышленного производства и эксплуатации.The invention relates to the field of testing of materials, and specifically to testing metal cylindrical samples by deformation (tensile compression or compression-tension), and can be used for physical modeling in laboratory conditions of multiple plastic deformation of metals occurring in industrial production and operation.

Известен способ испытаний металлов на растяжение, заключающийся в том, что цилиндрический образец, изготовленный из испытываемого материала, с нанесенными на него метками подвергают нагружению сериями усилий до полного разрушения (см. ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»; интернет-ресурс «ГОСТы, СНиПы, СанПиНы и др.», http://www.g-ost.ru/4616.html%20-%20%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%201497-84; дата введения 01.01.1986).A known method of testing metals in tension, which consists in the fact that a cylindrical sample made of the test material, with the marks applied to it, is subjected to loading by a series of forces until it is completely destroyed (see GOST 1497-84 "Metals. Methods of tensile tests"; Internet Resource "GOSTs, SNiPs, SanPiNy, etc.", http://www.g-ost.ru/4616.html%20-%20%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%201497 -84; date of introduction 01.01.1986).

Известен также способ испытаний металлов на сжатие, при котором образец цилиндрической формы нагружают с непрерывным или ступенчато-возрастающим приложением усилия до заданной нагрузки (см. ГОСТ 25.503-97 Межгосударственный стандарт «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие», интернет-ресурс «ГОСТЫ, строительные и технические нормативы», http://www.gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852816.htm; дата введения 01.07.1999).There is also a method of testing metals for compression, in which a cylindrical sample is loaded with a continuous or stepwise increasing application of force to a given load (see GOST 25.503-97 Interstate Standard "Calculations and Strength Tests. Methods of Mechanical Testing of Metals. Method of Compression Testing ", The Internet resource" GOSTs, construction and technical standards ", http://www.gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852816.htm; date of introduction 01.07.1999).

Стандартные способы испытаний и испытываемые образцы цилиндрической формы постоянного диаметра не позволяют реализовать процессы многократной деформации образца, поскольку приложением однонаправленного нагружения доводят образец до необратимой деформации или разрушения. Область равномерных деформаций образцов при этом невелика (70-80%) по сравнению с суммарными деформациями, которые применяются в промышленных условиях (300-500% и более), и ограничена началом образования, соответственно, шейки или бочки.Standard test methods and test specimens with a cylindrical shape of constant diameter do not allow the process of repeated deformation of the sample to be realized, since the application of unidirectional loading brings the sample to irreversible deformation or fracture. The region of uniform deformations of the samples is small (70-80%) in comparison with the total deformations that are used under industrial conditions (300-500% or more), and is limited to the beginning of the formation of a neck or barrel, respectively.

Известен также способ испытаний металлов на растяжение-сжатие в условиях повышенных температур с мгновенной сменой знака деформации, при которой не происходят процессы разупрочнения - возврат и рекристаллизация (см. SU 1783358, МПК G01N 3/00, опубл. 23.12.1992). Согласно данному способу, образец устанавливают в захваты испытательной машины и с помощью нагружающей системы создают осевую нагрузку, при этом посредством пластичных прокладок осуществляют силовое замыкание нагружающей системы до момента изменения знака деформации.There is also a known method of testing metals for tension-compression at elevated temperatures with an instant change in the sign of deformation, at which no softening processes occur - return and recrystallization (see SU 1783358, IPC G01N 3/00, publ. 23.12.1992). According to this method, the sample is installed in the grips of the testing machine and an axial load is created using a loading system, and by means of plastic gaskets, the load system is force closed until the sign of deformation is changed.

Данный известный способ малопроизводителен, поскольку реализует один цикл испытания (либо растяжение с последующим сжатием, либо сжатие с последующим растяжением), после чего требуется переустановка пластичных прокладок в испытательной машине. Для воспроизведения (физического моделирования) реальных промышленных процессов пластической деформации металлов данный способ испытания на растяжение-сжатие не пригоден.This known method is inefficient because it implements one test cycle (either stretching followed by compression, or compression followed by stretching), after which plastic gaskets must be reinstalled in the testing machine. For the reproduction (physical modeling) of real industrial processes of plastic deformation of metals, this tensile-compression test method is not suitable.

Известен испытываемый описанным способом образец, который имеет цилиндрическую рабочую часть с двумя установочными головками на концах (см. SU 1783358, МПК G01N 3/00, опубл. 23.12.1992).A known sample tested in the described manner, which has a cylindrical working part with two mounting heads at the ends (see SU 1783358, IPC G01N 3/00, publ. 23.12.1992).

Форма известного образца с двумя концевыми головками не соответствует регламентированной ГОСТ форме и тем самым не позволяет получать сопоставимые результаты испытаний; а изготовление рабочей части образца цилиндрической с постоянным диаметром обуславливает названные выше недостатки цилиндрических образцов.The shape of the known sample with two end heads does not correspond to the form prescribed by GOST and thus does not allow to obtain comparable test results; and the manufacture of the working part of the sample is cylindrical with a constant diameter causes the above-mentioned disadvantages of cylindrical samples.

За наиболее близкий аналог в части способа принят известный стандартный метод испытаний на усталость металлов и сплавов при малоцикловом нагружении растяжением-сжатием в условиях повышенных температур до 1100°С на воздухе с учетом эксплуатационных условий (см. ГОСТ 25.505-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении; интернет ресурс «ГОСТЫ, строительные и технические нормативы», http://gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852815.htm; дата введения 01.01.1986). Согласно стандарту, испытание металлов на растяжение-сжатие проводят с термомеханическим циклическим нагружением цилиндрического образца, при этом один цикл нагружения включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап. Допускается проведение испытаний с различной варьируемой в полуциклах растяжения и сжатия скоростью деформирования.For the closest analogue in terms of the method, the well-known standard test method for the fatigue of metals and alloys under low-cycle tensile-compressive loading at elevated temperatures up to 1100 ° C in air, taking into account operating conditions, is taken into account (see GOST 25.505-85 Strength calculations and tests. Methods of mechanical testing of metals. Test method for low-cycle fatigue under thermomechanical loading; Internet resource "GOST, construction and technical standards", http://gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852815.htm; date of introduction 01.01.1986). According to the standard, tensile-compression testing of metals is carried out with thermomechanical cyclic loading of a cylindrical sample, and one loading cycle includes tensile and compression half-cycles and an intermediate unloading stage. It is allowed to conduct tests with different strain and compression rates of strain and compression that vary in half cycles.

Известный стандартный способ, как и описанные способы-аналоги, не позволяет реализовать многопроходные режимы термомеханической обработки материалов с многократной деформацией одного лабораторного образца, имитирующие производственные процессы. Различные скорости деформирования в полуциклах растяжения и сжатия, а также промежуточный разгрузочный этап, длительность которого может быть сопоставима с длительностью одного из полуциклов, приводят к неравномерности деформации и разрушению образца.The known standard method, like the described analogous methods, does not allow for multi-pass modes of thermomechanical processing of materials with multiple deformation of one laboratory sample, simulating production processes. Different strain rates in tensile and compression half-cycles, as well as an intermediate unloading stage, the duration of which can be comparable with the duration of one of the half-cycles, lead to uneven deformation and fracture of the sample.

За наиболее близкий аналог в части устройства принят один из известных стандартных образцов для испытаний в условиях растяжения-сжатия, имеющий гладкую поверхность с рабочей частью круглого сечения и переходными зонами, а именно, сплошной цилиндрический образец (см. ГОСТ 25.505-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении; интернет ресурс «ГОСТЫ, строительные и технические нормативы», http://gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852815.htm; дата введения 01.01.1986). Рабочая часть образца уменьшена в диаметре, который составляет не менее 5 мм, длина рабочей части превышает ее диаметр в три и более раз.For the closest analogue in the device part, one of the known standard samples for testing under tension-compression conditions is adopted, having a smooth surface with a circular working section and transition zones, namely, a continuous cylindrical sample (see GOST 25.505-85 Calculations and tests for strength. Methods of mechanical testing of metals. Method of testing for low-cycle fatigue under thermomechanical loading; Internet resource "GOST, construction and technical standards", http://gostrf.com/normadata/1/4294852/4294852815.htm; date of introduction 01.01.1986 ) . The working part of the sample is reduced in diameter, which is at least 5 mm, the length of the working part exceeds its diameter by three or more times.

Недостатком известного образца является указанное соотношение длины и диаметра рабочей части, что придает рабочей части свойства цилиндрического образца с присущими ему недостатками, в частности, потерю устойчивости и изменение формы при нагружениях.A disadvantage of the known sample is the specified ratio of the length and diameter of the working part, which gives the working part the properties of a cylindrical sample with its inherent disadvantages, in particular, loss of stability and change in shape during loading.

Задача заявляемой группы изобретений состоит в создании способа испытаний металлов на растяжение-сжатие (сжатие-растяжение) и образца для проведения испытаний, позволяющих в лабораторных условиях имитировать процессы многократной пластической деформации металлов, имеющие место в условиях производства и эксплуатации.The objective of the claimed group of inventions is to create a method for testing metals in tension-compression (compression-tension) and a sample for testing, allowing in the laboratory to simulate the processes of repeated plastic deformation of metals that occur in the conditions of production and operation.

Техническим результатом заявляемой группы изобретений является обеспечение многократного циклического воздействия растяжением-сжатием или сжатием-растяжением с сохранением исходной формы и размеров образца, исключение потери устойчивости деформации и локального разрушения образца, повышение точности контроля результатов испытаний.The technical result of the claimed group of inventions is to provide multiple cyclic effects of tension-compression or compression-tension, preserving the original shape and size of the sample, eliminating the loss of stability of deformation and local fracture of the sample, improving the accuracy of control of test results.

Достигается технический результат тем, что в способе испытаний металлов на растяжение-сжатие с термомеханическим циклическим нагружением цилиндрического образца, один цикл нагружения которого включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап, согласно изобретению, осуществляют полуциклы растяжения и сжатия или сжатия и растяжения с одинаковой скоростью нагружения и получением одинаковой степени деформации образца в полуциклах, а промежуточный разгрузочный этап выполняют в течение времени, недостаточного для развития в металле образца процессов разупрочнения.The technical result is achieved by the fact that in the method of testing tensile-compression metals with thermomechanical cyclic loading of a cylindrical sample, one loading cycle of which includes stretching and compression half-cycles and an intermediate unloading stage, according to the invention, stretching and compressing or compressing and compressing and stretching are performed at the same speed loading and obtaining the same degree of deformation of the sample in half-cycles, and the intermediate unloading stage is performed for a time insufficient for Development in the metal specimen softening processes.

Длительность промежуточного разгрузочного этапа не превышает 0,01 секунды.The duration of the intermediate unloading stage does not exceed 0.01 seconds.

Достигается технический результат тем, что в образце для испытаний металлов на растяжение-сжатие, выполненном сплошным цилиндрическим с рабочей частью, имеющей понижение диаметра через переходные зоны, согласно изобретению, отношение длины к диаметру рабочей части составляет 1,0-1,4. Предпочтительный минимальный диаметр рабочей части образца равен 5 мм. Переходные зоны выполнены в виде фасок.The technical result is achieved by the fact that in the sample for metal tensile-compression testing, made continuous cylindrical with a working part having a diameter reduction through transition zones, according to the invention, the ratio of the length to the diameter of the working part is 1.0-1.4. The preferred minimum diameter of the working portion of the sample is 5 mm. Transition zones are made in the form of chamfers.

Осуществление цикла нагружения цилиндрического образца с предлагаемыми параметрами, а именно, с полуциклами растяжения и сжатия или сжатия и растяжения, разнонаправленными, но равными между собой по скорости нагружения и степени деформации образца, и с минимизированной продолжительностью промежуточного разгрузочного этапа обеспечивает такие условия, при которых в металле образца не успевают начаться рекристаллизация и возврат, сохраняется исходная форма и размеры образца, не происходит потеря устойчивости деформации и локальное разрушение образца. Это позволяет моделировать многопроходную деформацию металла, имеющую место в промышленных условиях, на одном испытываемом лабораторном образце. В результате предлагаемого воздействия после каждого цикла растяжения-сжатия не происходит формоизменения очага деформации в рабочей части образца. Сохранение исходного размера сечения образца обеспечивает точность контроля параметров микроструктуры и механических свойств образца металла.The implementation of the loading cycle of a cylindrical sample with the proposed parameters, namely, with half-cycles of tension and compression or compression and tension, multidirectional, but equal to each other in the speed of loading and the degree of deformation of the sample, and with a minimized duration of the intermediate unloading stage provides such conditions under which the metal of the sample does not have time to begin recrystallization and recovery, the initial shape and dimensions of the sample are preserved, there is no loss of deformation stability and local Rushen sample. This allows you to simulate multipass metal deformation, which takes place in an industrial environment, on one tested laboratory sample. As a result of the proposed impact, after each cycle of tension-compression, the deformation zone does not change in the working part of the sample. Preservation of the initial cross-sectional size of the sample ensures the accuracy of control of the parameters of the microstructure and mechanical properties of the metal sample.

Испытательный образец, в котором рабочая часть выполнена с предложенным соотношением длины и диаметра, имеет такую геометрическую форму, которая от воздействия многоцикличных разнонаправленных нагружений не образует ни шейки, ни бочки, а температурный градиент по длине рабочей части минимален (7-10°С). Вследствие этого, исключаются потери устойчивости деформации и локального разрушения образца. Образец выдерживает многократные циклы «растяжение-сжатие» без разрушения и практически без изменения формы.The test sample, in which the working part is made with the proposed ratio of length and diameter, has such a geometric shape that, due to the action of multi-cyclic multidirectional loads, does not form a neck or a barrel, and the temperature gradient along the length of the working part is minimal (7-10 ° C). As a result of this, the loss of stability of deformation and local fracture of the sample are eliminated. The sample withstands multiple tensile-compression cycles without fracture and with virtually no change in shape.

Изобретение поясняется графическими материалами, где представлены: на фиг. 1 - испытываемый лабораторный образец, продольный разрез; на фиг. 2 - схема формоизменения очага деформации образца при циклическом воздействии растяжением-сжатием (сжатием-растяжением); на фиг. 3 - кривые пластического течения трубной стали Х80 при режимах «сжатие» и «растяжение-сжатие» при температуре 710°С.The invention is illustrated by graphic materials, which show: in FIG. 1 - test laboratory sample, longitudinal section; in FIG. 2 is a diagram of the shape change of the deformation zone of a specimen under cyclic action by tension-compression (compression-tension); in FIG. 3 - curves of the plastic flow of pipe steel X80 under the modes of "compression" and "tension-compression" at a temperature of 710 ° C.

Предлагаемый образец для испытаний на растяжение-сжатие (фиг. 1) выполнен в форме сплошного цилиндра 1 с глухими отверстиями с торцов (возможен вариант исполнения образца без отверстий), имеющего в середине рабочую часть 2 и переходные зоны 3. Рабочая часть 2 образца 1 имеет диаметр d и длину

Figure 00000001
. Минимальная величина диаметра d, согласно требованиям стандарта, составляет 5 мм. Длина
Figure 00000001
, исходя из соотношения с диаметром d, равного 1,0÷1,4, может составлять от 5 мм до 7 мм.The proposed sample for tensile-compression tests (Fig. 1) is made in the form of a continuous cylinder 1 with blind holes from the ends (an embodiment of the sample without holes is possible) having in the middle a working part 2 and transition zones 3. The working part 2 of sample 1 has diameter d and length
Figure 00000001
. The minimum diameter d, according to the requirements of the standard, is 5 mm. Length
Figure 00000001
based on the ratio with a diameter d of 1.0 ÷ 1.4, it can be from 5 mm to 7 mm.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Лабораторный образец 1 предлагаемой формы помещают в испытательную машину, обеспечивающую проведение испытаний на растяжение и сжатие с воспроизведением нагружений (деформирования) и нагрева, и соответствующую требованиям, не ниже задаваемых стандартами, в частности, с достаточным запасом мощности относительно требуемых усилий деформирования, чтобы относительная скорость деформации в процессе испытания была практически постоянной.A laboratory sample 1 of the proposed form is placed in a testing machine that provides tensile and compression tests with reproduction of loads (deformation) and heating, and meets the requirements not lower than the standards, in particular, with a sufficient power reserve relative to the required deformation forces, so that the relative speed deformation during the test was almost constant.

Выбирают параметры цикла нагружения и нагрева исходя из максимально точного воспроизведения в лабораторных условиях параметров реального процесса промышленного производства или эксплуатации, физическое моделирование которого намечено произвести.The parameters of the loading and heating cycle are selected based on the most accurate reproduction in laboratory conditions of the parameters of the real process of industrial production or operation, the physical modeling of which is planned to be carried out.

Нагрев рабочей части 2 осуществляют путем прямого пропускания тока через используемый образец. Контроль температуры осуществляется контактными термопарами, либо инфракрасными датчиками.Heating of the working part 2 is carried out by direct transmission of current through the used sample. Temperature control is carried out by contact thermocouples, or infrared sensors.

Контроль и управление деформацией осуществляют в центре рабочей части 2 образца 1 с помощью высокоточного датчика поперечной деформации, например, с помощью дилатометра.Control and management of deformation is carried out in the center of the working part 2 of sample 1 using a high-precision transverse strain gauge, for example, using a dilatometer.

Осуществляют цикл «растяжение-сжатие» или «сжатие-растяжение» с практически мгновенной сменой знака нагружения (~0,01 с). С точки зрения формирования структуры, две последовательные разнонаправленные деформации с малым временем паузы между ними можно рассматривать как единую непрерывную однонаправленную деформацию. При моделировании многостадийной пластической деформации с использованием предлагаемого образца 1 однократная истинная (логарифмическая) деформация ε делится на две равные деформации: сжатие (или растяжение) на ε/2 и растяжение (или сжатие) на ε/2:The cycle “tension-compression” or “compression-tension” is carried out with an almost instantaneous change in the sign of loading (~ 0.01 s). From the point of view of structure formation, two consecutive multidirectional deformations with a short pause time between them can be considered as a single continuous unidirectional deformation. When simulating multi-stage plastic deformation using the proposed sample 1, a single true (logarithmic) strain ε is divided into two equal strains: compression (or tension) by ε / 2 and tension (or compression) by ε / 2:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где εp - истинная деформация растяжения; εс - истинная деформация сжатия; d0 - исходный диаметр образца, мм; Δd - изменение диаметра образца, мм.where ε p is the true tensile strain; ε c is the true compressive strain; d 0 is the initial diameter of the sample, mm; Δd is the change in diameter of the sample, mm

ТогдаThen

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

В процессе цикла знакопеременных деформаций образец 1 претерпевает формоизменения, представленные на фиг. 2, где 1 - исходное состояние рабочей части 2, 2 - состояние рабочей части 2 после растяжения (сжатия), 3 - состояние рабочей части 2 после сжатия (растяжения). Как видно, разбиение одной деформации на две позволяет исключить образование бочки или шейки в очаге деформации образца 1 после каждого цикла нагружения. Образец 1 сохраняет диаметр d рабочей части 2, равный диаметру исходного сечения, и может быть использован для дальнейших циклов нагружения.During the cycle of alternating deformations, sample 1 undergoes the changes shown in FIG. 2, where 1 is the initial state of the working part 2, 2 is the state of the working part 2 after stretching (compression), 3 is the state of the working part 2 after compression (stretching). As can be seen, dividing one deformation into two makes it possible to exclude the formation of a barrel or neck in the deformation zone of sample 1 after each loading cycle. Sample 1 retains the diameter d of the working part 2, equal to the diameter of the original section, and can be used for further loading cycles.

После выполнения всех предусмотренных моделируемых циклов нагружений образец 1 охлаждают с заданной скоростью до комнатной температуры. Затем образец 1 извлекают из испытательной машины.After performing all the provided simulated loading cycles, sample 1 is cooled at a given speed to room temperature. Then, sample 1 is removed from the test machine.

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

Испытания образца 1 проведены на термомеханическом испытательном комплексе Gleeble-3800. На фиг. 3 представлены кривая пластического течения трубной стали класса прочности Х80, полученная в ходе одного цикла растяжение-сжатие (ε=0,3 растяжение +0,3 сжатие) при температуре 710°С, и кривая пластического течения этой стали в тех же условиях при непрерывном одноосном сжатии (ε=0,6 сжатие). В ходе деформирования материала на стадии развитой пластической деформации дислокационная структура внутри образца 1 резко усложняется, плотность дислокаций увеличивается. Минимальное время паузы между деформациями цикла растяжение-сжатие на комплексе Gleeble может составлять 0,01 секунды, чего недостаточно для протекания процессов разупрочнения. При смене знака нагружения материала возникает дополнительная деформация BE (Baushinger Effect - деформация Баушингера), необходимая для достижения напряжения, полученного в ходе первой деформации. Эта дополнительная деформация обычно составляет менее 1% и существенно не влияет на процесс дальнейшего нагружения материала. Кривые пластического течения при разных схемах нагружения (сжатие и растяжение-сжатие) совпадают по уровню действующих напряжений, что свидетельствует об одинаковой дислокационной структуре (плотность и распределение дислокаций), которая в основном определяет формирование конечной микроструктуры и механических свойств.Tests of sample 1 were carried out on a thermomechanical test complex Gleeble-3800. In FIG. Figure 3 shows the plastic flow curve of pipe steel of strength class X80, obtained during one tensile-compression cycle (ε = 0.3 tensile + 0.3 compression) at a temperature of 710 ° C, and the plastic flow curve of this steel under the same conditions under continuous uniaxial compression (ε = 0.6 compression). During the deformation of the material at the stage of developed plastic deformation, the dislocation structure inside the sample 1 is sharply complicated, the dislocation density increases. The minimum pause time between strains of the tension-compression cycle at the Gleeble complex can be 0.01 seconds, which is not enough for softening processes to occur. When the sign of material loading changes, an additional BE deformation (Baushinger Effect) is necessary, which is necessary to achieve the stress obtained during the first deformation. This additional deformation is usually less than 1% and does not significantly affect the process of further loading of the material. The plastic flow curves for different loading schemes (compression and tension-compression) coincide in the level of effective stresses, which indicates the same dislocation structure (density and distribution of dislocations), which mainly determines the formation of the final microstructure and mechanical properties.

После цикла деформирования образцы 1 охлаждают со скоростью 1,0°С/с до комнатной температуры. Количественный анализ полученной микроструктуры и механические свойства исследуемых образцов 1 стали класса прочности Х80 приведены в Таблице 1.After a deformation cycle, samples 1 are cooled at a rate of 1.0 ° C / s to room temperature. A quantitative analysis of the obtained microstructure and the mechanical properties of the studied samples of 1 steel of strength class X80 are shown in Table 1.

Figure 00000006
Figure 00000006

Сравнение образцов 1, испытанных по стандартной методике с одноосным нагружением сжатием и предлагаемым способом (фиг. 3 и таблица 1), позволяет сделать вывод о том, что все параметры структуры и уровень механических свойств испытанного материала совпадают; несущественные различия могут быть связаны с погрешностью измерения.Comparison of samples 1, tested by the standard method with uniaxial compression loading and the proposed method (Fig. 3 and table 1), allows us to conclude that all structure parameters and the level of mechanical properties of the tested material are the same; minor differences may be due to measurement error.

Теоретическое обоснование и экспериментальные данные позволяют утверждать, что предлагаемая группа изобретений обеспечивает получение результатов испытаний, сопоставимых в пределах погрешности с результатами известных методов одноосного нагружения, и, вместе с тем, позволяет моделировать сложные многостадийные производственные процессы с использованием одного лабораторного образца.The theoretical justification and experimental data suggest that the proposed group of inventions provides test results that are comparable, within the error, with the results of known uniaxial loading methods, and, at the same time, allows you to simulate complex multi-stage production processes using one laboratory sample.

Claims (5)

1. Способ испытаний металлов на растяжение-сжатие при термомеханическом циклическом нагружении цилиндрического образца, один цикл нагружения которого включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап, отличающийся тем, что полуциклы растяжения и сжатия или сжатия и растяжения осуществляют с одинаковой скоростью нагружения и с получением одинаковой степени деформации образца, а промежуточный разгрузочный этап выполняют в течение времени, недостаточного для развития в металле образца процессов разупрочнения.1. A method of testing metals for tension-compression during thermomechanical cyclic loading of a cylindrical sample, one loading cycle of which includes half cycles of tension and compression and an intermediate unloading stage, characterized in that half cycles of tension and compression or compression and tension are carried out with the same loading speed and with obtaining the same degree of deformation of the sample, and the intermediate unloading stage is performed for a time insufficient for the development of softening processes in the metal of the sample. 2. Способ испытаний по п. 1, отличающийся тем, что длительность промежуточного разгрузочного этапа не превышает 0,01 секунды.2. The test method according to p. 1, characterized in that the duration of the intermediate unloading stage does not exceed 0.01 seconds. 3. Образец для испытаний металлов на растяжение-сжатие, выполненный сплошным цилиндрическим с рабочей частью, имеющей понижение диаметра через переходные зоны, отличающийся тем, что соотношение длины и диаметра рабочей части составляет 1,0÷1,4.3. A sample for testing metals in tension-compression, made solid cylindrical with a working part having a diameter reduction through transition zones, characterized in that the ratio of the length and diameter of the working part is 1.0 ÷ 1.4. 4. Образец для испытаний металлов по п. 3, отличающийся тем, что минимальный диаметр рабочей части образца равен 5 мм.4. A sample for testing metals according to claim 3, characterized in that the minimum diameter of the working part of the sample is 5 mm. 5. Образец для испытаний металлов по п. 3, отличающийся тем, что переходные зоны выполнены в виде фасок.5. A sample for testing metals according to claim 3, characterized in that the transition zones are made in the form of chamfers.
RU2016106548A 2016-02-25 2016-02-25 Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation RU2624613C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106548A RU2624613C1 (en) 2016-02-25 2016-02-25 Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106548A RU2624613C1 (en) 2016-02-25 2016-02-25 Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2624613C1 true RU2624613C1 (en) 2017-07-04

Family

ID=59312907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016106548A RU2624613C1 (en) 2016-02-25 2016-02-25 Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624613C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687892C1 (en) * 2018-09-07 2019-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Flat metal sample for mechanical tests

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1619144A1 (en) * 1988-06-01 1991-01-07 Ленинградский Кораблестроительный Институт Method of thermomechanical investigations of effect of memory and form and effect of plasticity of transformation of thermosensitive elements
WO2011131906A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Snecma Device for evaluating thermomechanical fatigue of a material
RU123157U1 (en) * 2012-05-29 2012-12-20 Елена Александровна Тихомирова DEVICE FOR TESTING RESISTANCE OF MATERIALS OF THERMAL FATIGUE
RU123523U1 (en) * 2012-07-23 2012-12-27 Елена Александровна Тихомирова DEVICE FOR TESTING RESISTANCE OF MATERIALS OF THERMAL FATIGUE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1619144A1 (en) * 1988-06-01 1991-01-07 Ленинградский Кораблестроительный Институт Method of thermomechanical investigations of effect of memory and form and effect of plasticity of transformation of thermosensitive elements
WO2011131906A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Snecma Device for evaluating thermomechanical fatigue of a material
RU123157U1 (en) * 2012-05-29 2012-12-20 Елена Александровна Тихомирова DEVICE FOR TESTING RESISTANCE OF MATERIALS OF THERMAL FATIGUE
RU123523U1 (en) * 2012-07-23 2012-12-27 Елена Александровна Тихомирова DEVICE FOR TESTING RESISTANCE OF MATERIALS OF THERMAL FATIGUE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687892C1 (en) * 2018-09-07 2019-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Flat metal sample for mechanical tests

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Forth et al. On generating fatigue crack growth thresholds
Meneghetti et al. The use of the specific heat loss to analyse the low-and high-cycle fatigue behaviour of plain and notched specimens made of a stainless steel
Aigner et al. A probabilistic Kitagawa-Takahashi diagram for fatigue strength assessment of cast aluminium alloys
Trajkovski et al. Flow and fracture behavior of high-strength armor steel PROTAC 500
Martínez-Pañeda et al. Damage modeling in small punch test specimens
Yao et al. A new fracture criterion for ductile materials based on a finite element aided testing method
Newman Jr et al. Fatigue and crack-growth behavior in a titanium alloy under constant-amplitude and spectrum loading
García et al. Development of a new methodology for estimating the CTOD of structural steels using the small punch test
Zhong et al. A procedure for predicting strength properties using small punch test and finite element simulation
Novak et al. Estimation of material parameters in nonlinear hardening plasticity models and strain life curves for CuAg alloy
Kolasangiani et al. Ratcheting progress at notch root of 1045 steel samples over asymmetric loading cycles: Experiments and analyses
Gallo et al. Analysis of multiaxial low cycle fatigue of notched specimens for type 316L stainless steel under non-proportional loading
Arunkumar et al. Estimation of tensile properties of pressure vessel steel through automated ball indentation and small punch test
Kashkoli et al. Time-dependent creep analysis for life assessment of cylindrical vessels using first order shear deformation theory
RU2624613C1 (en) Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation
Laber et al. Investigations of plasticity of hard-deformed aluminium alloys of 5XXX series using torsion plastometer
Huang et al. Study on viscoelastic behavior during slow crack growth of medium density polyethylene pipes
Solomon et al. Stress-strain state analysis and fatigue prediction of D16T alloy in the stress concentration zone under combined tension-torsion load
Novak et al. Acceleration techniques for the numerical simulation of the cyclic plasticity behaviour of mechanical components under thermal loads
El Amri et al. Effect of thermal and mechanical parameter’s damage numerical simulation cycling effects on defects in hot metal forming processes
Tretyakov et al. Experimental study of the rheological behavior of steels at the postcritical deformation stage at high temperature
Guo et al. Prediction methodology of creep performance from stress relaxation measurements
Chvostová et al. Creep test with use of miniaturized specimens
El Amri et al. Thermal-mechanical coupled manufacturing simulation in heterogeneous materials
Bertini et al. Fatigue investigation at high load ratio R of a quenched and tempered chromium molybdenum steel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210226