Осипов С.П.

УДК 620.178.15

ОСИПОВ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ, канд. техн. наук,

osip1809@rambler.ru

ОСИПОВ ОЛЕГ СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук,

ososipov@rambler.ru

Томский политехнический университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

ПОДШИВАЛОВ ИВАН ИВАНОВИЧ, канд. техн. наук, доцент,

ivanpodchivalov@list.ru

БЕРЖЕНАРУ НАТАЛЬЯ ВАЛЕРЬЕВНА, магистрант,

nbezhenaru@mail.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ЖАНТЫБАЕВ АЛИБЕК АЙВАР-БАУРЖАНОВИЧ, магистрант,

drlivesey1305@gmail.com

Томский политехнический университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

ОЦЕНКА  ТЕХНИЧЕСКОГО  СОСТОЯНИЯ  МЕТАЛЛИЧЕСКИХ  ИЗДЕЛИЙ  ПО  ПЛОТНОСТИ  РАСПРЕДЕЛЕНИЯ  ТВЕРДОСТИ  ПО  РОКВЕЛЛУ

Значение твердости поверхностного слоя металла по Роквеллу, полученное в результате единичного акта измерения твердости, рассматривается в качестве случайной величины. Исследована связь плотности распределения случайной величины с техническим состоянием поверхности металлического изделия. Проведена серия экспериментальных работ по оценке основных параметров твёрдости по Роквеллу. Проверена гипотеза о принадлежности распределения твердости к классу логнормальных распределений. На основе сопоставления результатов механических и оптико-визуальных испытаний подтверждена возможность оценки технического состояния металлических изделий по результатам экспериментального определения плотности распределения твёрдости по Роквеллу.

Ключевые слова: твердость металла; твёрдость по Роквеллу, техническое состояние; случайная величина; плотность распределения; логнормальное распределение.

Библиографический список

  1. Batchelor, A.W. Materials degradation and its control by surface engineering / A.W. Batchelor, L.N. Lam, M. Chandrasekaran. – London : Imperial college press, 2002. – V. 119. – 408 p.
  2. Structural changes of metallic surfaces induced by ultrasound / S. Verdan, G. Burato, M. Comet, L. Reinert, H. Fuzellier // Ultrasonics sonochemistry. – 2003. – V. 10. – № 4. – P. 291–295.
  3. Corrosion kinetics of Steel T91 in flowing oxygen-containing lead–bismuth eutectic at 450 °C / C. Schroer, O. Wedemeyer, A. Skrypnik, J. Novotny, J. Konys // Journal of Nuclear Materials. – 2012. – V. 431. – № 1. – P. 105–112.
  4. Ларин, П.Г. Обоснование факторов, оказывающих влияние на надежность специальной техники в особых условиях эксплуатации / П.Г. Ларин, Л.В. Жуков, И.Н. Кравченко // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 3 (Часть 2). – С. 262–266.
  5. Walley, S.M. Historical origins of indentation hardness testing / S.M. Walley // Materials Science and Technology. – 2012. – V. 28. – № 9–10. – P. 1028–1044.
  6. A comparative study of the microstructure and mechanical properties of HTLA steel welds obtained by the tungsten arc welding and resistance spot welding / H. Ghazanfari, M. Naderi, M. Iranmanesh, M. Seydi, A. Poshteban // Materials Science and Engineering: A. – 2012. – V. 534. – P. 90–100.
  7. Гоголинский, К.В. Об унификации определения твердости и возможности перехода при ее измерении к размерным величинам / К.В. Гоголинский, В.Н. Решетов, А.С. Усеинов // Измерительная техника. – 2011. – № 7. – С. 28–34.
  8. Basic mechanical properties of layered steels / M. Černý, J. Filípek, P. Mazal, P. Dostál // Acta universitatis agriculturae et silviculturae mendelinae brunensis. – 2012. – V. 61. – P. 25–38.
  9. Fischer-Cripps, A.C. Contact Mechanics / A.C. Fischer-Cripps // Nanoindentation. – Springer New York, 2011. – 282 p.
  10. Lucca, D.A. Nanoindentation: Measuring methods and applications / D.A. Lucca, K. Herr­mann, M.J. Klopfstein // CIRP Annals-Manufacturing Technology. – 2010. – V. 59. – № 2. – P. 803–819.
  11. Оценка поврежденности материала по рассеянию характеристик упругости и статической прочности / А.А. Лебедев, И.В. Маковецкий, Н.Р. Музыка, Н.Л. Волчек, В.П. Швец //Проблемы прочности. – 2006. – № 2. – С. 5–14.
  12. Музыка, Н.Р. Влияние вида нагружения на процесс накопления повреждений в материале / Н.Р. Музыка, В.П. Швец // Проблемы прочности. – 2014. –№ 1. – С. 130–136.
  13. Лебедев, А.А. Метод оценки вязкости разрушения материала по рассеянию характеристик твердости / А.А. Лебедев, Н.Р. Музыка, В.П. Швец // Проблемы прочности. – 2007. – № 6 – С. 5–12.
  14. Лебедев, А.А. Оценка поврежденности конструкционных сталей по параметрам рассеяния характеристик твердости материалов в нагруженном и разгруженном состояниях / А.А. Лебедев, В.П. Швец // Проблемы прочности. – 2008. – № 3. – С. 29–37.
  15. Кинетика накопления рассеянных повреждений в поликристаллических материалах с разным размером зерна при малых деформациях / А.А. Лебедев, В.П. Ламашевский, Н.Р. Музыка, В.П. Швец, Е.В. Ефименко // Проблемы прочности. – 2011. – № 5. – С. 32–44.
  16. Сосновский, Л.А. Рассеяние механических свойств рельсовой стали / Л.А. Сосновский, Н.А. Махутов, А.А. Кебиков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2007. – № 11. – С. 59–62.
  17. Кузьбожев, А.С., Агиней, Р.В., Смирнов, О.В. Исследование вариации твердости трубной стали 17Г1С в ходе статического нагружения / А.С. Кузьбожев, Р.В. Агиней, О.В. Смирнов // Заводская лаборатория. Диагностикаматериалов. – 2007. – № 12. – С. 49–53.
  18. Natrella, M.G. Experimental statistics / M.G. Natrella. – New York : Courier Dover Publications, 2013. – 515 p.
  19. Корн, Т.Справочникпо математике для научных работников и инженеров / Т. Корн, Г. Корн. – М. : Наука. 1973. – 831с.

______________________________

SERGEI P. OSIPOV, PhD, A/Professor,

osip1809@rambler.ru

OLEG. S. OSIPOV, PhD, A/Professor,

ososipov@rambler.ru

Tomsk Polytechnic University,

30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia

IVAN I. PODSHIVALOV , PhD, A/Professor,

ivanpodchivalov@list.ru

NATAL'YA V. BERZHENARU, Undergraduate Student,

nbezhenaru@mail.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

ALIBEK A. ZHANTYBAEV, Undergraduate Student,

Tomsk Polytechnic University,

30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia

ESTIMATION  OF  TECHNICAL  CONDITION  OF  METAL  PRODUCTS  USING  ROCKWELL  HARDNESS  TEST  METHOD

The value of Rockwell hardness of the metal layer obtained by a single measuring is considered in this paper as a random variable. A study of the random variable distribution is described including the technical condition of the metal surface. A series of Rockwell hardness tests is presented to estimate its main parameters. It is assumed that the hardness distribution refers to the lognormal distribution class. A comparison of results obtained from mechanical and optical and visual tests shows that the technical condition of metal products can be estimated using the Rockwell hardness test method.

Keywords: hardness of metal; Rockwell hardness, technical condition; random variable; hardness distribution; lognormal distribution.

References

  1. Batchelor A.W., Lam L.N., Chandrasekaran M. Materials degradation and its control by surface engineering. London : Imperial College Press, 2002. V. 119. 408 p.
  2. Verdan S., Burato G., Comet M., Reinert L., Fuzellier H. Structural changes of metallic surfaces induced by ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, 2003. V. 10. No. 4. Pp. 291–295.
  3. Schroer C., Wedemeyer O., Skrypnik A. Novotny J., Konys J. Corrosion kinetics of Steel T91 in flowing oxygen-containing lead–bismuth eutectic at 450 °C. Journal of Nuclear Materials, 2012. V. 431. No. 1. Pp. 105–112.
  4. Larin P.G., Zhukov L.V., Kravchenko I.N. Obosnovanie faktorov, okazyvayushchikh vliyanie na nadezhnost' spetsial'noi tekhniki v osobykh usloviyakh ekspluatatsii [Justification of factors affecting the reliability of special equipment in special operating conditions]. Fundamental Research, 2014. No. 3 (Part 2). Pp. 262–266. (rus)
  5. Walley S.M. Historical origins of indentation hardness testing. Materials Science and Technology, 2012. V. 28. No. 9–10. Pp. 1028–1044.
  6. Ghazanfari H., Naderi M., Iranmanesh M., Seydi M., Poshteban A. A comparative study of the microstructure and mechanical properties of HTLA steel welds obtained by the tungsten arc welding and resistance spot welding. Materials Science and Engineering: A, 2012. Vol. 534. Pp. 90–100.
  7. Gogolinskii K.V., Reshetov V.N., Useinov A.S. Ob unifikatsii opredeleniya tverdosti i vozmozhnosti perekhoda pri ee izmerenii k razmernym velichinam [Unification of hardness determination and possibility of transferring it to dimensional values]. Measurement Techniques, 2011. No. 7. Pp. 28–34. (rus)
  8. Černý M., Filípek J., Mazal P., Dostál P. Basic mechanical properties of layered steels. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 2012. V. 61. Pp. 25–38.
  9. Fischer-Cripps A.C. Nanoindentation. – New York : Springer, 2011. 282 p.
  10. Lucca D.A., Herrmann K., Klopfstein M.J. Nanoindentation: Measuring methods and applications. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2010. V. 59. No. 2. Pp. 803–819.
  11. Lebedev A.A., Makovetskii I.V., Muzyka N.R., Volchek N.L., Shvets V.P. Otsenka povrezhdennosti materiala po rasseyaniyu kharakteristik uprugosti i staticheskoi prochnosti [Assessment of damage level in materials by elasticity characteristic scattering and static strength]. Strength of Materials, 2006. V. 38. No. 2. Pp. 5–14. (rus)
  12. Muzyka N.R., Shvets V.P. Vliyanie vida nagruzheniya na protsess nakopleniya povrezhdenii v material [Effect of a loading mode on damage accumulation in the material]. Strength of Materials, 2014. V. 46. No. 1. Pp. 130–136. (rus)
  13. Lebedev A.A., Muzyka N.R., Shvets V.P. Metod otsenki vyazkosti razrusheniya materiala po rasseyaniyu kharakteristik tverdosti [A method for fracture toughness assessment by the scatter of hardness characteristics]. Strength of Materials, 2007. V. 39. No. 6. Pp. 5–12. (rus)
  14. Lebedev A.A., Shvets V.P. Otsenka povrezhdennosti konstruktsionnykh stalei po parametram rasseyaniya kharakteristik tverdosti materialov v nagruzhennom i razgruzhennom sostoyaniyakh [Assessment of constructional steel damages using parameters of hardness characteristics scattering in loaded and unloaded states]. Strength of Materials, 2008. V. 40. No. 3. Pp. 29–37. (rus)
  15. Lebedev A.A., Lamashevskii V.P., Muzyka N.R., Shvets V.P., Efimenko E.V. Kinetika nakopleniya rasseyannykh povrezhdenii v polikristallicheskikh materialakh s raznym razmerom zerna pri malykh deformatsiyakh [Accumulation kinetics of scattered damages in polycrystalline materials with various grain sizes under small deformations]. Strength of Materials, 2011. V. 43. No. 5. Pp. 32–44. (rus)
  16. Sosnovskii L.A., Makhutov N.A., Kebikov A.A. Rasseyanie mekhanicheskikh svoistv rel'sovoi stali [Mechanical property scattering of rail steel]. Industrial Laboratory, 2007. V. 73. No. 11. Pp. 59–62. (rus)
  17. Kuz'bozhev A.S., Aginei R.V., Smirnov O.V. Issledovanie variatsii tverdosti trubnoi stali 17G1S v khode staticheskogo nagruzheniya [Study of variations in hardness of the tube steel 17G1C upon static loading]. Industrial Laboratory, 2007. V. 73. No. 12. Pp. 49–53. (rus)
  18. Natrella M.G. Experimental statistics. New York : Courier Dover Publications, 2013. 515 p.
  19. Korn T., Korn G. Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [Mathematical handbook for scientists and engineers]. Moscow: Nauka Publ., 1973. 831p. (rus)

Статья | (334 Кб)