Порівняльний аналіз методик визначення характеристик механічних властивостей за результатами випробувань дискових мікрозразків

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МЕТОДИК ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ВИПРОБУВАНЬ ДИСКОВИХ МІКРОЗРАЗКІВ

COMPARATIVE ANALYSIS OF MECHANICAL PROPERTIES DETERMINATION METHODS BY SMALL PUNCH TEST

Сторінки: 44-49. Номер: №3, 2019 (273)
Автори:
О.А. КАТОК, Р.В. КРАВЧУК
Інститут проблем міцності імені Г. С. Писаренка НАН України, Київ
O.А. KATOK, R.V. KRAVCHUK
G.S. Pisarenko Institute for Problems of Strength, Kyiv, Ukraine
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-273-3-44-49
Рецензія/Peer review : 10.05.2019 р.
Надрукована/Printed : 02.06.2019 р.

Анотація мовою оригіналу

В даній роботі проведено порівняльний аналіз ряду методик визначення характеристик міцності сталей методом продавлювання дискових мікрозразків. Дослідження проводились з використанням матеріалів сталей 45, 10ГН2МФА та 15Х2НМФА. Визначено значення характеристик міцності цих матеріалів з використанням різних методик. Показано, що відхилення значень характеристик міцності даних матеріалів, які визначено методом продавлювання дискових мікрозразків з використанням найбільш поширених методик, від таких, отриманих при випробуванні на розтяг, у більшості випадків перевищує 10%. Отримані результати будуть використані у подальших дослідженнях для розробки рекомендацій щодо використання проаналізованих методик.
Ключові слова: small punch test, дисковий мікрозразок, характеристики механічних властивостей, границя текучості, границя міцності, сталь.

Розширена анотація англійською мовою

Ensuring reliable operation of dangerous objects during or beyond the source life is a very important task in the context of the current economic situation in the Ukrainian energy sector. For this purpose, continuous full-scale monitoring of the main and additional equipment state of power plants is carried out in accordance with the normative documents. Estimation of the current state of materials is carried out according to certain parameters. One of these parameters is the value of the mechanical properties. Determining the mechanical properties of structures materials by the results of uniaxial tension tests is not always possible as it requires, in most cases, the destruction of the structure, the availability of sufficient volume of material for the production of specimen and complex and expensive testing equipment. To avoid the aforementioned limitations, new indirect methods for determining the mechanical properties are developed. Among them – the small punch test. Today, a number of different methods have been developed for determining the mechanical properties of materials based on the results of small punch test. In this paper, a comparative analysis of the most common methods for determining the strength properties of steels by small punch test. The research was carried out using materials of different strength – steel 45, 10HN2MFA and 15Х2NMFA. The deviation value was determined in the strength properties determining of these materials using different methods. It has been shown that the deviation of the strength properties of these materials, which is determined by small punch test using the most common techniques, from those obtained during the tensile test, exceeds 10%. The results will be used in further studies to improve the correlation dependencies in the determination of mechanical properties by small punch test.
Keywords: small punch test, microspecimen, mechanical properties, yield strength, ultimate strength, steel.

References

1. Mao X. Development of a further-miniaturized specimen of 3mm diameter for TEM disk small punch tests / X. Mao, H. Takahashi // Journal of Nuclear Materials. – 1987. – Volume 150. – Р. 42 – 52. – DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90092-4.
2. Spaetig P. Assessment of plastic flow and fracture properties with small specimen test techniques for IMMIX-designed specimens / P. Spaetig, E. Campitelli, R. Bonade, N. Baluc // Nuclear Fusion. – 2005. – Volume 45. – Р. 635 – 641. – DOI: http://dx.doi.org/10.1088/0029-5515/45/7/011.
3. Lacalle R. Obtenciòn mediante el ensayo small punch de las propiedades de traccioòn de materiales metàlicos / R. Lacalle, J. García, J. A. Álvarez, F. Gutiérrez-Solana // XXVI Encuentro del Grupo Español de Fractura «Anales de Mecànica de la Fractura». – 2009. – Volume 2. – Р. 501 – 506.
4. Wang Z.-X. Small punch testing for assessing the fracture properties of the reactor vessel steel with different thicknesses / Z.-X. Wang, H.-J. Shi, J. Lu, P. Shi, X.-F. Ma // Nuclear Engineering and Design. – 2008. – Volume 238. – P. 3186 – 3193. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2008.07.013.
5. Eskner M. Mechanical Property Evaluation Using the Small Punch Test / M. Eskner, R. Sandström // Journal of Testing and Evaluation. – 2004. – Volume 32(4). – Р. 282 – 289. – DOI: https://doi.org/10.1520/JTE11504.
6. Assas M. M. Identification of mechanical characteristics of materials using diminutive specimen-an empirical study / M. M. Assas, A. Husian, D. K. Sehgal // Procedia Engineering. – 2011. – Volume 10. – P. 3109 – 3116. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.04.515.
7. Norris S. D. Deformation processes during disc bend loading / S. D. Norris, J. D. Parker // Materials Science and Technology. – 1996. – Volume 12(2). – Р. 163 – 170. – DOI: https://doi.org/10.1179/mst.1996.12.2.163.
8. Klevtsov I. Measurement of the tensile and yield strength of boiler steels by small punch and tensile test methods / I. Klevtsov, A. Dedov, A. Molodtsov // Estonian Journal of Engineering. – 2004. – Volume 15(2). – P. 99 – 107. – DOI: 10.3176/eng.2009.2.03.
9. Rodríguez C. Mechanical Properties Characterization of Heat-Affected Zone Using the Small Punch Test / C. Rodríguez, J. García, E. Cabezas, F. Cárdenas, J. Belzunce, C. Betegón // Welding Journal. – 2009. – Volume 88. – P. 188 – 192.
10. Metalevi materialy. Vyprobuvannja na roztjagh. Chastyna 1: Metod vyprobovuvannja za kimnatnoji temperatury (EN 10002-1:2004, IDT) : DSTU EN 10002-1:2006. – [Chynnyi vid 2008–01–07]. – Kyiv : Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2008. – 34 с. – (Natsionalnyi standart Ukrainy).
11. CWA 15627:2007 Small Punch Test Method for Metallic Materials // CEN Workshop Agreement. – 2007.