RU2731034C1 - Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid - Google Patents

Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid Download PDF

Info

Publication number
RU2731034C1
RU2731034C1 RU2019127584A RU2019127584A RU2731034C1 RU 2731034 C1 RU2731034 C1 RU 2731034C1 RU 2019127584 A RU2019127584 A RU 2019127584A RU 2019127584 A RU2019127584 A RU 2019127584A RU 2731034 C1 RU2731034 C1 RU 2731034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
hardened
indenter
pyramid
tetrahedral pyramid
Prior art date
Application number
RU2019127584A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Удалов
Андрей Александрович Удалов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ)
Priority to RU2019127584A priority Critical patent/RU2731034C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731034C1 publication Critical patent/RU2731034C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to measurements and can be used for investigation of change of mechanical characteristics of metals and alloys, after plastic or thermal hardening, by method of indenter introduction in form of four-sided pyramid at static load. To realize the invention, there are used thin sections prepared from non-reinforced and hardened materials for the indentation zone, an indentation mechanism, an indenter in the form of a tetrahedral pyramid and a means of measuring the impression. Method comprises successive introduction of tetrahedral pyramid into surface of thin sections of non-reinforced and hardened materials with static load of fixed value, measurement of geometric parameters of prints on a section of non-reinforced and hardened materials and determination of resistance of deformation of hardened material as per the proposed formula. Strengthened material reinforced column is prepared for cross-section, in which it is required to determine resistance of deformation. Introduction is carried out by four-sided pyramid with identical test load for non-strengthened and strengthened materials.
EFFECT: technical result consists in reduction of labor input and improvement of accuracy of method, broader functional capabilities of the method and field of application thereof.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерений и, в частности, предназначено для исследования изменения механических характеристик металлических материалов, после пластического или термического упрочнения, методом внедрения индентора при статической нагрузке.The invention relates to the field of measurements and, in particular, is intended to study changes in the mechanical characteristics of metallic materials, after plastic or thermal hardening, by introducing an indenter under a static load.

Известен способ определения механических характеристик металлических материалов по новому числу твердости [Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. М: Металлургия, 1965. 171 с.], которое определяется по специальным таблицам в зависимости от глубины восстановленного отпечатка сферического индентора и степени нагружения.A known method for determining the mechanical characteristics of metallic materials by a new number of hardness [Drozd M.S. Determination of the mechanical properties of metal without destruction. M: Metallurgy, 1965. 171 s.], Which is determined by special tables, depending on the depth of the reconstructed spherical indentor indentation and the degree of loading.

Недостаток этого способа заключается в невысокой точности, потому что новое число твердости определяется только по изменению глубины восстановленного отпечатка без учета влияния параметров очага деформации возникающего под индентором, внутри которого материал под действием окружающих объемов находится в условиях неравномерного всестороннего сжатия. Кроме того, с изменением глубины вдавливания сферического индентора степень деформации исследуемого материала меняется, что также вносит дополнительные погрешности в определение механических характеристик.The disadvantage of this method lies in its low accuracy, because the new hardness number is determined only by the change in the depth of the restored indentation without taking into account the influence of the parameters of the deformation zone arising under the indenter, inside which the material under the influence of the surrounding volumes is in conditions of uneven comprehensive compression. In addition, with a change in the depth of indentation of the spherical indenter, the degree of deformation of the material under study changes, which also introduces additional errors in the determination of mechanical characteristics.

Сферический индентор может быть использован при исследовании механических характеристик только пластичных материалов, что также является недостатком данного способа. При этом способ обладает высокой трудоемкостью, что дополнительно ограничивает возможности его практического применения.A spherical indenter can be used to study the mechanical characteristics of only plastic materials, which is also a disadvantage of this method. Moreover, the method has a high labor intensity, which further limits the possibilities of its practical application.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения интенсивности деформаций и напряжений в локальных зонах пластически деформированного материала [патент RU 2610936, МПК G01N 3/42, №2015153255, заяв. 11.12.2015, опубл. 17.02.2017, Бюл. №5], заключающийся во вдавливании сферического индентора в деформированный и недеформированный материал изделия с одинаковыми нагрузками и определением параметров их деформационного упрочнения, с учетом которых рассчитывают значения истинной предельной равномерной деформации для недеформированного и деформированного материала изделия, по разности которых определяют значение интенсивности деформаций в деформированном материале, а также рассчитывают значения истинного временного сопротивления для деформированного и недеформированного материала изделия, по разности которых определяют значение интенсивности напряжений в деформированном материале.The closest in technical essence to the invention is a method for determining the intensity of deformations and stresses in local zones of plastically deformed material [patent RU 2610936, IPC G01N 3/42, No. 2015153255, applied for. 11.12.2015, publ. 02/17/2017, Bul. No. 5], which consists in pressing a spherical indenter into the deformed and undeformed material of the product with the same loads and determining the parameters of their strain hardening, taking into account which the values of the true ultimate uniform deformation for the undeformed and deformed material of the product are calculated, by the difference of which the value of the intensity of deformations in the deformed material, and also calculate the values of the true ultimate strength for the deformed and non-deformed material of the product, the difference of which determines the value of the stress intensity in the deformed material.

Данный способ имеет аналогичные недостатки, что и предыдущий. При этом параметры деформационного упрочнения определяются также без учета влияния объема материала находящегося в пластическом состоянии под индентором, что дополнительно снижает точность способа.This method has similar disadvantages as the previous one. In this case, the parameters of work hardening are also determined without taking into account the effect of the volume of the material in the plastic state under the indenter, which further reduces the accuracy of the method.

В заявленном способе достигается технический результат, заключающийся в снижении трудоемкости и повышении точности определения сопротивления деформации исследуемого материала, в расширении функциональных возможностей способа и области его применения путем использования индентора в форме четырехгранной пирамиды и увеличения числа факторов, которые учитываются при определении механических характеристик материалов методом внедрения индентора.In the claimed method, the technical result is achieved, which consists in reducing the labor intensity and increasing the accuracy of determining the deformation resistance of the material under study, in expanding the functionality of the method and its area of application by using an indenter in the form of a tetrahedral pyramid and increasing the number of factors that are taken into account when determining the mechanical characteristics of materials by the implementation method indenter.

Технический результат достигается за счет того, что выполняют подготовку шлифов упрочненного и неупрочненного материалов для зон внедрения индентора, последовательное внедрение индентора в упрочненный и неупрочненный материал с одинаковой статической силой нагружения, определение размеров отпечатков от индентора на шлифах упрочненного и неупрочненного материалов, отличающийся тем, что при индентировании четырехгранной пирамидой сопротивление деформации упрочненного материала определяется по формулеThe technical result is achieved due to the fact that the preparation of thin sections of hardened and unreinforced materials for the zones of penetration of the indenter, the sequential introduction of the indenter into the hardened and unreinforced material with the same static loading force, determination of the size of indentations from the indenter on the thin sections of hardened and unreinforced materials, characterized in that when indenting with a tetrahedral pyramid, the deformation resistance of the hardened material is determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где σSf - сопротивление деформации упрочненного материала;where σ Sf is the resistance to deformation of the hardened material;

σS0 - условный предел текучести неупрочненного материала;σ S0 - conditional yield stress of unreinforced material;

d0 и dƒ - среднеарифметическое значение длин диагоналей отпечатков четырехгранной пирамиды, соответственно, на неупрочненном и упрочненном материале,d 0 and d ƒ - the arithmetic mean of the lengths of the diagonals of the prints of the tetrahedral pyramid, respectively, on the unreinforced and hardened material,

а при индентировании четырехгранной пирамидой Виккерса сопротивление деформации упрочненного материала определяется по формулеand when indenting with a tetrahedral Vickers pyramid, the deformation resistance of the hardened material is determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где HV0 и HVƒ - твердость по Виккерсу неупрочненного и упрочненного материала соответственно.where HV 0 and HV ƒ are the Vickers hardness of the unhardened and hardened material, respectively.

Определение сопротивления деформации упрочненного материала по предлагаемой формуле позволяет учесть взаимное влияние геометрических параметров индентора, отпечатка, очага деформации возникающего при внедрении индентора, что повышает точность способа при снижении трудоемкости, расширяет его функциональные возможности и область применения.Determination of the deformation resistance of a hardened material according to the proposed formula allows one to take into account the mutual influence of the geometric parameters of the indenter, indentation, deformation zone arising from the introduction of the indenter, which increases the accuracy of the method while reducing labor intensity, expands its functionality and scope.

На фигуре представлена схема геометрического очага пластической деформации, возникающего при внедрении индентора в форме четырехгранной пирамиды в исследуемый материал в плоскости yz, и проекция отпечатка на плоскость ху с основными геометрическими параметрами.The figure shows a diagram of the geometric center of plastic deformation arising from the penetration of an indenter in the form of a tetrahedral pyramid into the material under study in the yz plane, and the projection of the imprint on the xy plane with the main geometric parameters.

Геометрический очаг деформации, возникающий при внедрении четырехгранной пирамиды, построен с использованием приближенной модели распространения пластической деформации [Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1947. 532 с. с. 62-66], основанной на построении конуса скольжения (см. Фигуру). Конус скольжения, образуется линиями главных напряжений сдвига, которые проводят под углом 45° к нормалям n-n из точек А и В периметра (см. Фигуру), ограничивающего поверхность контакта индентора и исследуемого материала. В данном случае фигура ACBG является сечением конуса скольжения в плоскости yz. Работа совершаемая индентором расходуется на пластическое формоизменение материала расположенного внутри конуса скольжения, который и образует геометрический очаг деформации. Данное обстоятельство и объясняет необходимость определения сопротивления деформации исследуемого материала с учетом взаимного влияния параметров индентора, отпечатка и очага деформации.The geometric deformation zone arising from the introduction of a tetrahedral pyramid was built using an approximate model of the propagation of plastic deformation [Gubkin S.I. The theory of metal forming. Moscow: Metallurgizdat, 1947.532 p. from. 62-66], based on the construction of a slip cone (see Figure). The slip cone is formed by the lines of principal shear stresses, which are carried out at an angle of 45 ° to the normals n-n from points A and B of the perimeter (see Figure), which limits the contact surface of the indenter and the material under study. In this case, the figure ACBG is a section of the slip cone in the yz plane. The work done by the indenter is spent on plastic deformation of the material located inside the slip cone, which forms a geometric deformation zone. This circumstance explains the need to determine the deformation resistance of the material under study, taking into account the mutual influence of the parameters of the indenter, indentation, and deformation zone.

На фигуре приняты следующие обозначения:The figure uses the following designations:

1 - индентор (четырехгранная пирамида);1 - indenter (tetrahedral pyramid);

2 - исследуемый материал образца;2 - investigated material of the sample;

3 - линии главных напряжений сдвига;3 - lines of principal shear stresses;

4 - конус скольжения;4 - slip cone;

5 - отпечаток;5 - imprint;

n-n - нормаль к граням четырехгранной пирамиды;n-n - normal to the faces of the tetrahedral pyramid;

h - глубина внедрения индентора;h is the depth of penetration of the indenter;

Н - глубина распространения пластической деформации в материале при внедрении в него индентора (равна высоте конуса скольжения);H is the depth of propagation of plastic deformation in the material when the indenter is introduced into it (equal to the height of the slip cone);

α - угол между противоположными гранями на вершине четырехгранной пирамиды;α is the angle between opposite faces at the top of the tetrahedral pyramid;

d - среднеарифметическое значение двух длин диагоналей отпечатка четырехгранной пирамиды;d is the arithmetic mean of the two lengths of the diagonals of the imprint of the tetrahedral pyramid;

а - длина стороны отпечатка четырехгранной пирамиды на материале; a - the length of the side of the imprint of the tetrahedral pyramid on the material;

β=45° - угол наклона линий главных напряжений сдвига;β = 45 ° - the angle of inclination of the lines of the principal shear stresses;

Figure 00000003
- угол при основании четырехгранной пирамиды;
Figure 00000003
- angle at the base of the tetrahedral pyramid;

F - статическая сила индентирования.F - static force of indentation.

Предлагаемая формула для определения сопротивления деформации упрочненного материала получена на основании известного положения о том, что работа пластической деформации прямо пропорционально зависит от сопротивления деформации металла и определяется следующим образом [Сторожев М.В. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с. С. 226]The proposed formula for determining the resistance to deformation of a hardened material is obtained on the basis of the well-known thesis that the work of plastic deformation is directly proportional to the resistance to deformation of the metal and is determined as follows [Storozhev M.V. The theory of metal forming. Moscow: Mashinostroenie, 1977.423 p. P. 226]

Figure 00000004
Figure 00000004

где А - работа пластической деформации;where A is the work of plastic deformation;

σS - сопротивление деформации материала;σ S - resistance to deformation of the material;

ε - интенсивность деформаций;ε is the intensity of deformations;

V- объем деформируемого материала.V is the volume of the material being deformed.

На этом основании для двух образцов изготовленных из одного материала, но с различной степенью упрочнения, после внедрения индентора можно записать соотношениеOn this basis, for two samples made of the same material, but with a different degree of hardening, after the introduction of the indenter, it is possible to write the ratio

Figure 00000005
Figure 00000005

из которого получается функциональная зависимость между сопротивлением деформации упрочненного и неупрочненного материаловfrom which a functional relationship is obtained between the resistance to deformation of hardened and unhardened materials

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
- степень деформации неупрочненного материала при внедрении в него четырехгранной пирамиды;Where
Figure 00000007
- the degree of deformation of the unreinforced material when a tetrahedral pyramid is introduced into it;

где h0 - глубина внедрения четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал;where h 0 is the depth of penetration of the tetrahedral pyramid into unreinforced material;

Н0 - глубина распространения пластической деформации в неупрочненном материале при внедрении в него четырехгранной пирамиды;Н 0 - the depth of propagation of plastic deformation in unreinforced material when a tetrahedral pyramid is introduced into it;

Figure 00000008
- степень деформации упрочненного материала при внедрении в него четырехгранной пирамиды;
Figure 00000008
- the degree of deformation of the hardened material when a tetrahedral pyramid is introduced into it;

где hƒ - глубина внедрения четырехгранной пирамиды в упрочненный материал;where h ƒ is the depth of penetration of the tetrahedral pyramid into the hardened material;

Нƒ - глубина распространения пластической деформации в упрочненном материале при внедрении в него четырехгранной пирамиды;Н ƒ - the depth of propagation of plastic deformation in the hardened material when a tetrahedral pyramid is introduced into it;

Figure 00000009
- удельная работа пластической деформации при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал,
Figure 00000009
- the specific work of plastic deformation when a tetrahedral pyramid is introduced into an unreinforced material,

где A0 и VC0 - соответственно, работа пластической деформации и объем деформируемого металла при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал;where A 0 and V C0 - respectively, the work of plastic deformation and the volume of the deformed metal when the tetrahedral pyramid is introduced into the unreinforced material;

Figure 00000010
- удельная работа пластической деформации при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материал,
Figure 00000010
- the specific work of plastic deformation during the introduction of a tetrahedral pyramid into a hardened material,

где Aƒ и VCƒ - соответственно, работа пластической деформации и объем деформируемого материала при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материал.where A ƒ and V Cƒ are, respectively, the work of plastic deformation and the volume of the deformable material when the tetrahedral pyramid is introduced into the hardened material.

В процессе индентирования пирамидальным наконечником получаются геометрически подобные отпечатки с неизменной степенью деформации исследуемого материала [Ковалев А.П. Оценка несущей способности поверхностного слоя деталей вдавливанием сферического индентора // Технология машиностроения. 2007. №9. С. 50-53.], что позволяет использовать упрощенные модели распространения пластической деформации. С учетом данного положения и обозначений, принятых на фигуре, степень деформации материала расположенного в конусе скольжения определяется по формулеIn the process of indentation with a pyramidal tip, geometrically similar imprints are obtained with a constant degree of deformation of the material under study [Kovalev A.P. Assessment of the bearing capacity of the surface layer of parts by indentation of a spherical indenter. Tekhnologiya mashinostroeniya. 2007. No. 9. Pp. 50-53.], Which allows the use of simplified models of the propagation of plastic deformation. Taking into account this position and the designations adopted in the figure, the degree of deformation of the material located in the slip cone is determined by the formula

Figure 00000011
Figure 00000011

Таким образом, при использовании пирамидального индентора ε0=εƒ и сопротивление деформации упрочненного материала будет зависеть только от соотношения удельных работ пластической деформации (AVƒ и АV0) при внедрении пирамидального индентора в упрочненный и неупрочненный материалThus, when using a pyramidal indenter ε 0 = ε ƒ and the resistance to deformation of the hardened material will depend only on the ratio of the specific work of plastic deformation (A Vƒ and A V0 ) when the pyramidal indenter is introduced into the hardened and unhardened material

Figure 00000012
Figure 00000012

Объем деформируемого материала при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал принимается равным объему конуса скольжения и определяется по формуле (см. Фигуру)The volume of the deformable material during the introduction of a tetrahedral pyramid into an unreinforced material is taken equal to the volume of the slip cone and is determined by the formula (see Figure)

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
- смещенный объем материала при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал;Where
Figure 00000014
- the displaced volume of the material when the tetrahedral pyramid is introduced into the unreinforced material;

а 0 - длина стороны отпечатка четырехгранной пирамиды на неупрочненном материале; a 0 is the length of the side of the imprint of a tetrahedral pyramid on an unreinforced material;

d0 - среднеарифметическое значение двух длин диагоналей отпечатка четырехгранной пирамиды на неупрочненном материале;d 0 - the arithmetic mean of the two lengths of the diagonals of the imprint of the tetrahedral pyramid on unreinforced material;

Аналогичным образом определяется объем деформируемого материала при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материалSimilarly, the volume of deformable material is determined when a tetrahedral pyramid is introduced into a hardened material

Figure 00000015
Figure 00000015

a ƒ - длина стороны отпечатка четырехгранной пирамиды на упрочненном материале; a ƒ - side length of the imprint of a tetrahedral pyramid on a hardened material;

dƒ - среднеарифметическое значение двух длин диагоналей отпечатка четырехгранной пирамиды на упрочненном материале;d ƒ is the arithmetic mean of the two lengths of the diagonals of the imprint of the tetrahedral pyramid on the hardened material;

Figure 00000016
- смещенный объем материала при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материал.
Figure 00000016
- the displaced volume of the material when the tetrahedral pyramid is introduced into the hardened material.

Работа пластического деформирования при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал определяется по формуле [Сторожев М.В. Теория обработки металлов давлением. Москва: Машиностроение, 1977. 423 с.]The work of plastic deformation during the introduction of a tetrahedral pyramid into an unreinforced material is determined by the formula [Storozhev M.V. The theory of metal forming. Moscow: Mechanical Engineering, 1977. 423 p.]

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
- среднее нормальное давление на поверхности контакта четырехгранной пирамиды с неупрочненным материалом,Where
Figure 00000018
- average normal pressure on the contact surface of the tetrahedral pyramid with unreinforced material,

где

Figure 00000019
- площадь проекции поверхности отпечатка четырехгранной пирамиды на неупрочненном материале.Where
Figure 00000019
is the projection area of the surface of the imprint of a tetrahedral pyramid on an unreinforced material.

Аналогичным образом определяется работа пластического деформирования при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материалSimilarly, the work of plastic deformation is determined when a tetrahedral pyramid is introduced into a hardened material.

Figure 00000020
Figure 00000020

где

Figure 00000021
- среднее нормальное давление на поверхности контакта четырехгранной пирамиды с упрочненным материалом,Where
Figure 00000021
is the average normal pressure on the contact surface of the tetrahedral pyramid with the hardened material,

где

Figure 00000022
- площадь проекции поверхности отпечатка четырехгранной пирамиды на упрочненном материале.Where
Figure 00000022
is the projection area of the surface of the imprint of the tetrahedral pyramid on the hardened material.

В соответствии с принятыми обозначениями удельная работа пластической деформации при внедрении четырехгранной пирамиды в неупрочненный материал определяется по формулеIn accordance with the accepted designations, the specific work of plastic deformation during the introduction of a tetrahedral pyramid into an unreinforced material is determined by the formula

Figure 00000023
Figure 00000023

а удельная работа пластической деформации при внедрении четырехгранной пирамиды в упрочненный материал будет равнаand the specific work of plastic deformation upon the introduction of a tetrahedral pyramid into a hardened material will be equal to

Figure 00000024
Figure 00000024

С учетом полученных выражений сопротивление деформации упрочненного материала при использовании в качестве индентора четырехгранной пирамиды определяется по формулеTaking into account the obtained expressions, the deformation resistance of the hardened material when using a tetrahedral pyramid as an indenter is determined by the formula

Figure 00000025
Figure 00000025

Поскольку, твердость по Виккерсу HV равна (ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. - Москва: Стандартинформ. 2008)Since, Vickers hardness HV is equal to (GOST R ISO 6507-1-2007. Metals and alloys. Vickers hardness measurement. Part 1. - Moscow: Standartinform. 2008)

Figure 00000026
Figure 00000026

то при индентировании четырехгранной пирамидой Виккерса сопротивление деформации упрочненного материала определяется по формулеthen, when indenting with a tetrahedral Vickers pyramid, the deformation resistance of the hardened material is determined by the formula

Figure 00000027
Figure 00000027

Таким образом, при использовании в качестве индентора четырехгранной пирамиды сопротивление деформации упрочненного материала изменяется прямо пропорционально квадрату отношения диагонали отпечатка на неупрочненном материале к диагонали отпечатка на упрочненном материале. А при использовании в качестве индентора четырехгранной пирамиды Виккерса сопротивление деформации упрочненного материала изменяется прямо пропорционально отношению числа твердости по Виккерсу упрочненного материала к числу твердости по Виккерсу неупрочненного материала.Thus, when a tetrahedral pyramid is used as an indenter, the deformation resistance of the hardened material changes in direct proportion to the square of the ratio of the diagonal of the indent on the unhardened material to the diagonal of the indent on the hardened material. And when a Vickers tetrahedral pyramid is used as an indenter, the deformation resistance of a hardened material changes in direct proportion to the ratio of the Vickers hardness number of the hardened material to the Vickers hardness number of the unhardened material.

При этом, с помощью индентора в форме четырехгранной пирамиды можно определять сопротивление деформации в заданной точке сечения детали, изготовленной как из пластичных, так и хрупких материалов. Сопротивление деформации материала, определяемое по предлагаемому способу, хорошо согласуется с результатами, полученными другими экспериментальными методами.At the same time, using an indenter in the form of a tetrahedral pyramid, it is possible to determine the resistance to deformation at a given point of the section of a part made of both plastic and brittle materials. The resistance to deformation of the material, determined by the proposed method, is in good agreement with the results obtained by other experimental methods.

Определение сопротивления деформации упрочненного материала по предлагаемому способу позволяет учесть взаимное влияние геометрических параметров индентора, отпечатка, очага деформации, возникающего при внедрении индентора, а также удельную работу пластической деформации при внедрении индентора, что повышает точность способа, расширяет его функциональные возможности и область применения при снижении трудоемкости.Determination of the resistance to deformation of the hardened material according to the proposed method allows taking into account the mutual influence of the geometric parameters of the indenter, the indentation, the deformation zone arising from the introduction of the indenter, as well as the specific work of plastic deformation during the introduction of the indenter, which increases the accuracy of the method, expands its functionality and scope when reducing labor intensity.

Claims (5)

Способ определения сопротивления деформации металлических материалов при индентировании четырехгранной пирамидой, включающий приготовление шлифов упрочненного и неупрочненного материалов для зон внедрения индентора, последовательное внедрение индентора в упрочненный и неупрочненный материал с одинаковой статической силой нагружения, определение размеров отпечатков на шлифах упрочненного и неупрочненного материалов, отличающийся тем, что при индентировании четырехгранной пирамидой сопротивление деформации упрочненного материала определяется по формулеA method for determining the resistance to deformation of metallic materials during indentation with a tetrahedral pyramid, including the preparation of thin sections of hardened and unreinforced materials for the zones of indenter penetration, sequential introduction of an indenter into a hardened and unreinforced material with the same static loading force, determining the size of indentations on thin sections of hardened and unreinforced materials, differing in that, that when indenting with a tetrahedral pyramid, the deformation resistance of the hardened material is determined by the formula
Figure 00000028
Figure 00000028
 где σSf - сопротивление деформации упрочненного материала;where σ Sf is the resistance to deformation of the hardened material; σS0 - условный предел текучести неупрочненного материала;σ S0 - conditional yield stress of unreinforced material; d0 и df - среднеарифметическое значение двух длин диагоналей отпечатка пирамиды на неупрочненном и упрочненном материалах соответственно.d 0 and d f - the arithmetic mean of the two lengths of the diagonals of the imprint of the pyramid on unreinforced and hardened materials, respectively.
RU2019127584A 2019-08-30 2019-08-30 Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid RU2731034C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127584A RU2731034C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127584A RU2731034C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731034C1 true RU2731034C1 (en) 2020-08-28

Family

ID=72421541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127584A RU2731034C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731034C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769646C1 (en) * 2021-07-14 2022-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method for determining the hardness of metallic materials

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063015C1 (en) * 1992-02-19 1996-06-27 Александр Павлович Шульгин Method of determination of ultimate strength of material
JP2016217799A (en) * 2015-05-18 2016-12-22 国立大学法人名古屋大学 Deformation resistance identification method of thin wall test wood
RU2610936C1 (en) * 2015-12-11 2017-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of determining strain and stress intensity in local zones of plastically deformeed material
RU2644440C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-12 Владимир Павлович Бирюков Method for determination of coating wear resistance
RU2647551C1 (en) * 2016-12-23 2018-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for determining characteristics of crackbility of materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063015C1 (en) * 1992-02-19 1996-06-27 Александр Павлович Шульгин Method of determination of ultimate strength of material
JP2016217799A (en) * 2015-05-18 2016-12-22 国立大学法人名古屋大学 Deformation resistance identification method of thin wall test wood
RU2610936C1 (en) * 2015-12-11 2017-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of determining strain and stress intensity in local zones of plastically deformeed material
RU2647551C1 (en) * 2016-12-23 2018-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for determining characteristics of crackbility of materials
RU2644440C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-12 Владимир Павлович Бирюков Method for determination of coating wear resistance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769646C1 (en) * 2021-07-14 2022-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method for determining the hardness of metallic materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Theoretical model for predicting uniaxial stress-strain relation by dual conical indentation based on equivalent energy principle
Field et al. Determining the mechanical properties of small volumes of material from submicrometer spherical indentations
Cheng et al. On the initial unloading slope in indentation of elastic-plastic solids by an indenter with an axisymmetric smooth profile
Martin et al. Moisture effects on the high strain-rate behavior of sand
Choi et al. Analysis of sharp-tip-indentation load–depth curve for contact area determination taking into account pile-up and sink-in effects
KR100517857B1 (en) Evaluating method of the residual stress determining method using the continuous indentation method
Bearman The use of the point load test for the rapid estimation of Mode I fracture toughness
Ma et al. Characterization of stress-strain relationships of elastoplastic materials: An improved method with conical and pyramidal indenters
Subhash et al. Dynamic indentation hardness and rate sensitivity in metals
Tho et al. Simulation of instrumented indentation and material characterization
Kadin et al. Finite elements based approaches for the modelling of radial crack formation upon Vickers indentation in silicon nitride ceramics
Ma et al. Determination of Young’s modulus by nanoindentation
Kren et al. Determination of the physic and mechanical characteristics of isotropic pyrolitic graphite by dynamic indentation method
RU2731034C1 (en) Method of determining resistance of deformation of metal materials when indenting with tetrahedral pyramid
Almasri et al. Effect of strain rate on the dynamic hardness in metals
RU2724353C1 (en) Method of determining resistance of deformation of metal materials when indented by a cone
Strange et al. Finite element simulation of microindentation on aluminum
Zhou et al. Rate dependent critical strain energy density factor of Huanglong limestone
Elmustafa Pile-up/sink-in of rate-sensitive nanoindentation creeping solids
Li et al. Indentation hardness of the cohesive-frictional materials
Udalov et al. Indentation size effect during measuring the hardness of materials by pyramidal indenter
Häggblad et al. Simulation of high velocity compaction of powder in a rubber mould with characterization of silicone rubber and titanium powder using a modified split Hopkinson set-up
Mohammed et al. Strain rate sensitivity of hardness in indentation creep with conical and spherical indenters taking into consideration elastic deformations
Lim et al. Effect of ring indentation on fatigue crack growth in an aluminum plate
Ferranti Jr et al. Elastic/plastic deformation behavior in a continuous ball indentation test