Исследование динамической твердости конструкционных металлических материалов

Механические характеристики конструкционных металлических материалов — важнейшие показатели их качества. Для их определения в последние годы широко применяют методы Шора, Бринелля, Роквелла, Либа, Виккерса, инструментального индентирования и др. Один из интенсивно развивающихся методов определения механических характеристик — динамическое индентирование (метод разработан в Институте прикладной физики НАН Беларуси). В развитие метода динамического индентирования в данной работе предложены способы повышения точности оценки твердости конструкционных металлических материалов. В работе решены следующие задачи: измерены значения параметров контактного взаимодействия индентора с материалом образцов — твердости по Бринеллю — с помощью прибора динамического индентирования; рассчитаны поверхностная и объемная динамические твердости с учетом характеристик, полученных с помощью прибора ДИ; проведен сравнительный анализ оценок твердости, полученных разными подходами. В результате сравнительного анализа способов, а также их экспериментальной апробации установлено, что повышение точности оценки твердости может быть достигнуто путем использования «энергетического» подхода, основанного на оценке отношения суммарной работы к объему восстановленного отпечатка при динамическом индентировании конструкционных металлических материалов. Использование «энергетического» подхода позволило получить выборочное стандартное отклонение значений объемной динамической твердости, которое существенно ниже выборочного стандартного отклонения значений поверхностной динамической твердости и данных прибора динамического индентирования, что напрямую влияет на повышение точности оценки твердости при динамическом интентировании рассматриваемых материалов. На основании «энергетического» подхода предложен новый алгоритм обработки исходного сигнала при определении динамической твердости с помощью прибора динамического индентирования.

1. Колмаков А. Г., Терентьев В. Ф., Бакиров М. Б. Методы измерения твердости. — М., 2005. — 149 с.

2. Oliver W. C., Pharr G. M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / J. Mater. Res. 2004. Vol. 19. N 1. P. 3 – 21.

3. Головин Ю. И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках (обзор) / Физика твердого тела. 2008. Т. 50. № 12. С. 2113 – 2142.

4. Баринов А. В. Анализ физико-механических свойств материалов, используемых в изделиях ракетно-космической техники / III Всероссийский конгресс молодых ученых: сб. тр. — СПб.: НИУ ИТМО, 2014. С. 159.

5. Vriend N. M., Kren A. P. Determination of the viscoelastic properties of elastomeric materials by the dynamic indentation method / Polymer Testing. 2004. Vol. 23. N 4. P. 369 – 375.

6. Рудницкий В. А., Крень А. П. Испытание эластомерных материалов методами индентирования. — Минск: Белорусская наука, 2007. — 228 с.

7. Рабцевич А. В., Мацулевич О. В. Новые возможности метода динамического индентирования в приборе «Импульс-2М» / Вестник Гомельского государственного технического университета. 2007. № 2(29). С. 29 – 36.

8. Мощенок В. И. Современная классификация методов определения твердости / Автомобильный транспорт. 2010. Вып. 25. С. 129 – 132.

9. Огар П. М., Тарасов В. А., Турченко А. В., Федоров И. Б. Применение кривых кинетического индентирования сферой для определения механических свойств материалов / Системы, методы, технологии. 2013. Вып. 1(17). С. 41 – 47.

10. Мильман Ю. В., Чугунова С. И., Гончарова И. В. Характеристика пластичности, определяемая методом индентирования / Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2011. № 4. С. 182 – 187.