OSOBENNOSTI DEFORMATsII I RAZRUShENIYa NERZhAVEYuShchEY STALI S RAZNYM RAZMEROM ZEREN

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приведены результаты анализа процесса разрушения в условиях растяжения образцов нержавеющей стали 12Х18Н10Т с разным размером зерен. Использована комплексная методика исследования, включающая оценку механических характеристик, в которой предусмотрено определение методом корреляции цифровых изображений размеров пластических зон и значений главной деформации, а также физических свойств методами оценки акустической эмиссии, коэрцитивной силы, вихретокового параметра, доли ферритной фазы. Выполнен анализ структуры и механизмов разрушения с использованием оптической и растровой электронной микроскопии и с помощью компьютерной обработки оценена поврежденность материала. Предложенная комплексная методика анализа процесса разрушения использована на разных стадиях нагружения, границы которых определены по данным анализа формы кривых деформирования. Установлена взаимосвязь механических свойств и характеристик акустической эмиссии с кинетикой пластических свойств и размером зерен, при этом показано, что зависимости прочностных и некоторых акустических характеристик отвечают уравнению Холла—Петча. С увеличением размера зерен возрастают акустическая активность и суммарное число акустических сигналов. Продемонстрирована корреляция изменений деформационных зависимостей размера слабодеформированной пластической зоны с магнитными характеристиками стали и локальной деформацией в точке деструкции, оцененной по изменению второй производной напряжения по деформации.

References

  1. Sohrabi, M.J. Deformation-induced martensite in austenitic stainless steels : A review / M.J. Sohrabi, M. Naghizadeh, H. Mirzadeh // Arch. Civil and Mechan. Eng. 2020. V.20. №4. P.124. DOI : 10.1007/s43452-020-00130-1.
  2. Wei, A. Deformation induced martensite formation and its effect on transformation induced plasticity (TRIP) / A. Wei, H. Gutte, P.R. Scheller // Steel Res. Intern. 2006. V.77. №9—10. P.727—732. DOI :10.1002/srin.200606454.
  3. Shen, Y.F. Twinning and martensite in a 304 austenitic stainless steel / Y.F. Shen, X.X. Li, X. Sun, Y.D. Wang, L. Zuo // Mater. Sci. Eng. : A. 2012. V.552. P.514—522. DOI : 10.1016/j.msea.2012.05.080.
  4. Barat, K. Low temperature tensile deformation and acoustic emission signal characteristics of AISI 304LN stainless steel / K. Barat, H.N. Bar, D. Mandal, H. Roy, S. Sivaprasad, S. Tarafder // Mater. Sci. Eng. : A. 2014. V.597. P.37—45. DOI : 10.1016/j.msea.2013.12.067.
  5. Raj, B. Influence of grain size and strain rate on acoustic emission during deformation and fracture of a type 316 stainless steel — preliminary results / B. Raj, T. Jayakumar, D.K. Bhattacharya, P. Rodriguez // Fracture 84. — [S.l.] : Elsevier, 1984. P.3433—3439.
  6. Gereberich, W.W. A review of acoustic emission from sources controlled by grain size and particle fracture / W.W. Gereberich, K. Vallabhula // Proc. Symp. NDE, Microstruct. Characterisation Reliab. TMS Fall Meet. — Pittsburg : [s.n.], 1980.
  7. O’Sullivan, D. The characterisation of work-hardened austenitic stainless steel by NDT micro-magnetic techniques / D. O’Sullivan, M. Cotterell, I. Meszaros // NDT & E Intern. 2004. V.37. №4. P.265—269. doi: 10.1016/j.ndteint.2003.10.001.
  8. Klyushnikov, V.A. Measurement of the strain induced -martensite content by eddy current method in the presence of elastic stresses of austenitic stainless steels / V.A. Klyushnikov, A.V. Gonchar, V.V. Mishakin, K.V. Kurashkin // J. Phys. : Conf. Ser. 2020. V.1431. №1. Art.012028. DOI : 10.1088/1742-6596/1431/1/012028.
  9. Kim, H.C. The grain size and flow stress dependence of acoustic emission energy release in polycrystalline aluminium / H.C. Kim, T. Kishi // Physica Status Solidi (a). 1979. V.55. №1. P.189—195. DOI : 10.1002/pssa.2210550121.
  10. Wadley, H.N.G. Acoustic emission for physical examination of metals / H.N.G. Wadley, C.B. Scruby, J.H. Speake // Intern. Metals Rev. 1980. V.25. №1. P.41—64. DOI : 10.1179/imtr.1980.25.1.41.
  11. Bill, R.C. An acoustic emission study of plastic deformation in polycrystalline aluminium / R.C. Bill, J.R. Frederick, D.K. Felbeck // J. Mater. Sci. 1979. V.14. №1. P.25—32. DOI : 10.1007/BF01028325.
  12. Sohrabi, M.J. Grain size dependent mechanical behavior and TRIP effect in a metastable austenitic stainless steel / M.J. Sohrabi, H. Mirzadeh, S. Sadeghpour, R. Mahmudi // Intern. J. Plasticity. 2023. V.160. Art.103502. DOI : 10.1016/j.ijplas.2022.103502.
  13. Ботвина, Л.Р. Оценка и анализ b-параметра акустической эмиссии / Л.Р. Ботвина, В.Б. Петерсен, М.Р. Тютин // Зав. лаб. Диагностика материалов. 2011. Т.77. №3. С.43—50.
  14. Cox, S.J.D. Microcrack formation and material softening in rock measured by monitoring acoustic emissions / S.J.D. Cox, P.G. Meredith // Intern. J. Rock Mechan. Mining. Abstr. 1993. V.30. №1. P.11—24. DOI : 10.1016/0148-9062(93)90172-A.
  15. Colombo, Ing.S. Assessing damage of reinforced concrete beam using «b-value» analysis of acoustic emission signals / Ing.S. Colombo, I.G. Main, M.C. Forde // J. Mater. Civil Eng. 2003. V.15. №3. P.280—286. DOI : 10.1061/(ASCE)0899-1561(2003)15:3(280).
  16. Blaber, J. Ncorr : open-source 2D digital image correlation matlab softwar / J. Blaber, B. Adair, A. Antoniou // Experimental Mechanics. 2015. V.55. №6. P.1105—1122.
  17. Ботвина, Л.Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов / Л.Р. Ботвина. — М. : Наука, 1989. 230 с.
  18. Клевцов, Г.В. Пластические зоны и диагностика разрушения металлических материалов / Г.В. Клевцов. — М. : Изд-во МИСиС, 111 с.
  19. Федосенко, Ю.К. Неразрушающий контроль. Справочник. Кн.2. Вихретоковый контроль / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин : под ред. В.В. Клюева. — М. : Машиностроение, 2004. Т.3. 688 с.
  20. Ермолов, Н.Н. Неразрушающий контроль. Справочник. Ультразвук / Н.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге ; под ред. В.В. Клюева. — М. : Машиностроение, 2004. Т.3. 864 с.
  21. Ковалёв, А. Влияние изотермического -мартенсита на механические свойства и коррозионную стойкость высоколегированных литых Cr-Mn-Ni-сталей / А. Ковалёв, А. Вейсс, П.Р. Шелер, К. Воробьёв, M. Кришер, Х.Е. Фридрих // Вестн. ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2011. Т.4. С.7—14.
  22. Kubotsch, M. Impact of surface preparation on the formation of deformation-induced --martensite in a metastable austenitic steel / M. Kubotsch, R. Scheck, D. Willer, M. Speicher, E.A. Soppa // Practical Metallography. 2022. V.59. №2. P.75—91. DOI : 10.1515/pm-2022-0008.
  23. Ботвина, Л.Р. Иерархия микротрещин при циклическом и статическом нагружении / Л.Р. Ботвина, А.И. Болотников, И.О. Синев // Физическая мезомеханика. 2019. Т.22. №6. С.24—36. DOI : 10.24411/1683-805X-2019-16003.
  24. Рыбакова, Л.М. Механические закономерности деструкции металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании / Л.М. Рыбакова // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998. №5. С.113—123.
  25. Башков, О.В. Анализ эволюции дефектной структуры поликристаллических материалов на различных стадиях нагружения методом акустической эмиссии / О.В. Башков. — Комсомольск-на-Амуре : Изд. ГТУ, 2011. 365 с.
  26. Бабич, В.К. О природе изменения коэрцитивной силы при деформации отожженных углеродистых сталей / В.К. Бабич, В.А. Пирогов // ФММ. 1969. Т.28. №3. С.447—453.
  27. Горкунов, Э.С. Влияние пластической деформации при гидростатическом давлении на поврежденность и магнитные характеристики низкоуглеродистой стали 3сп / Э.С. Горкунов, С.В. Смирнов, С.С. Родионова // Физическая мезомеханика. 2003. Т.6. №5. С.101—108.
  28. Кулеев, В.Г. Особенности поведения коэрцитивной силы пластически деформированных малоуглеродистых сталей / В.Г. Кулеев, Т.П. Царькова, А.П. Ничипурук // Дефектоскопия. 2005. №5. С.24—37.
  29. Ульянов, А.И. Влияние сильных пластических деформаций на структурное состояние и коэрцитивную силу патентированной проволоки стали 70 и порошков сплава Fe-5 ат.%С / А.И. Ульянов, Э.С. Горкунов, С.В. Смирнов, Е.П. Елсуков, Г.Н. Коныгин, А.В. Загайнов, Н.Б. Арсентьева, С.Ю. Митропольская // Физическая мезомеханика. 2005. Т.8. №2. С.81—88.
  30. Горкунов, Э.С. Применение вихретоквого метода для оценки накопленной пластической деформации остаточных механических свойств после циклического нагружения отожженной среднеуглеродистой стали / Э.С. Горкунов, Р.А. Саврай, А.В. Макаров, Л.Х. Коган, С.А. Роговая // Дефектоскопия. 2006. №5. С.25—36.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».