ВЛИЯНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ СТАЛИ РАЗРУШЕНИЮ ПРИ МНОГОКРАТНОМ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Ресурс работы высокопроизводительных ударных машин, как правило, не превышает нескольких десятков часов машинного времени. Научные исследования показывают, что процесс разрушения деталей горных машин часто инициируют неметаллические включения и внутренние дефекты структуры стали. Одним из наиболее перспективных научных методов оценки влияния неметаллических включений является математическое моделирование. В работе проанализированы размер, форма и морфология неметаллических включений в десяти плавках стали 45. На основании полученных результатов проведено математическое моделирование интенсивности поля напряжений вблизи дефектов различного типа в условиях нагружения образцов динамическим сжатием. Достоверность данных численного моделирования подтверждена измерением фактической величины зональных напряжений первого рода методом рентгеноструктурного анализа. Установлено, что при динамическом сжатии вблизи пор и низкопрочных включений в основном материале формируются области с высоким уровнем локальных напряжений, при этом вблизи высокопрочных включений в граничной области основного материала величина напряжений незначительна. Для изготовления деталей ударных механизмов предложено использовать стали, в структуре которых при выплавке формируются включения, твердость которых превышает твердость матрицы.

Об авторах

Альберт Игоревич Попелюх

Новосибирский государственный технический университет

Email: aip13@mail.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Сергей Викторович Веселов

Новосибирский государственный технический университет

Email: veselov_s@inbox.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Дарима Дабаевна Мункуева

Новосибирский государственный технический университет

Email: 19darima94@mail.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Владимир Владимирович Тимонин

Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН

Email: timonin2005@ngs.ru
Красный проспект, 54, г. Новосибирск, 630091, Россия

Владимир Николаевич Карпов

Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН

Email: kvn184@yandex.ru
Красный проспект, 54, г. Новосибирск, 630091, Россия

Список литературы

  1. Downhole high-pressure air hammers for open pit mining / A.A. Repin, B.N. Smolyanitsky, S.E. Alekseev, A.I. Popelyukh, V.V. Timonin, V.N. Karpov // Journal of Mining Science. - 2014. - Vol. 50, no. 5. - P. 929-937. - doi: 10.1134/S1062739114050123.
  2. Murakami Y., Nomoto T., Ueda T. Factors influencing the mechanism of superlong fatigue failure in steels // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. - 1999. - Vol. 22, iss. 7. - Р. 581-590. - doi: 10.1046/j.1460-2695.1999.00187.x.
  3. Bergengren Y., Larsson M., Melander A. The influence of machining defects and inclusions on the fatigue properties of a hardened spring steel // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. - 1995. - Vol. 18, iss. 10. - Р. 1071-1087. - doi: 10.1111/j.1460-2695.1995.tb00840.x.
  4. Estimation of maximum inclusion size and fatigue strength in high-strength ADF1 steel / J.M. Zhang, J.F. Zhang, Z.G. Yang, G.Y. Li, G. Yao, S.X. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // Materials Science and Engineering: A. - 2005. - Vol. 394, iss. 1-2. - P. 126-131. - doi: 10.1016/j.msea.2004.11.015.
  5. Influence of nonmetallic inclusions on endurance of percussive machines / A.A. Repin, S.E. Alekseev, A.I. Popelyukh, A.M. Teplykh // Journal of Mining Science. - 2011. - Vol. 47, iss. 6. - Р. 798-807. - doi: 10.1134/S1062739147060128.
  6. Исследование конструктивной прочности материалов после комбинированного упрочнения и специальных видов сварки / А.В. Плохов, А.И. Попелюх, С.В. Веселов, А.Г. Тюрин, А.А. Никулина. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. - 392 с. - ISBN 978-5-7782-2635-7.
  7. Influence of inclusion size on fatigue behavior of high strength steels in the gigacycle fatigue regime / J.M. Zhang, S.X. Li , Z.G. Yang, G.Y. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // International Journal of Fatigue. - 2007. - Vol. 29, iss. 4. - Р. 765-771. - doi: 10.1016/j.ijfatigue.2006.06.004.
  8. Dominguez G.M.A. Prediction of very high cycle fatigue failure for high strength steels, based on the inclusion geometrical properties // Mechanics of Materials. - 2008. - Vol. 40, iss. 8. - Р. 636-640. - doi: 10.1016/j.mechmat.2008.03.001.
  9. On the critical inclusion size of high strength steels under ultra-high cycle fatigue / Z.G. Yang, J.M. Zhang, S.X. Li, G.Y. Li, Q.Y. Wang, W.J. Hui, Y.Q. Weng // Materials Science and Engineering: A. - 2006. - Vol. 427, iss. 1-2. - Р. 167-174. - doi: 10.1016/j.msea.2006.04.068.
  10. Явойский В.И., Рубенчик Ю.И., Окенко А.П. Неметаллические включения и свойства стали. - М.: Металлургия, 1980. - 284 с.
  11. Murakami Y. Metal fatigue: effects of small defects and nonmetallic inclusions. - Amsterdam: Elsevier, 2002. - 369 p. - ISBN 9780080440644.
  12. Influence of non-metallic inclusions on the fatigue properties of heavily cold drawn steel wires / K. Lambrighs, I. Verpoest, B. Verlinden, M. Wevers // Procedia Engineering. - 2010. - Vol. 2, iss. 1. - Р. 173-181. - doi: 10.1016/j.proeng.2010.03.019.
  13. Lankford J. Initiation and early growth of fatigue cracks in high strength steel // Engineering Fracture Mechanics. - 1977. - Vol. 9, iss. 3. - P. 617-624. - doi: 10.1016/0013-7944(77)90074-1.
  14. The fatigue behaviors of zero-inclusion and commercial 42CrMo steels in the super-long fatigue life regime / Z.G. Yang, S.X. Li, J.M. Zhang, J.F. Zhang, G.Y. Li, Z.B. Li,W.J. Hui, Y.Q. Weng // Acta Materialia. - 2004. - Vol. 52, iss. 18. - Р. 5235-5241. - doi: 10.1016/j.actamat.2004.06.031.
  15. Заславский А.Я. Современные автоматные стали. Состав, включения, свойства. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 205 с. - ISBN 5-696-03332-6.
  16. Шпис Х.И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. - М.: Металлургия, 1971. - 125 с.
  17. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушения. - М.: Металлургия, 1977. - 359 с.
  18. Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч. 1. Дефекты решетки. - М.: Металлургия, 1982. - 280 с.
  19. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. - М.: МИСИС, 2002. - 360 с. - ISBN 5-87623-096-0.
  20. Комяк Н.И., Мясников Ю.Г. Рентгеновские методы и аппаратура для определения напряжений. - Л.: Машиностроение, 1972. - 87 с.
  21. Specific features of the nucleation and growth of fatigue cracks in steel under cyclic dynamic compression / A.I. Popelyukh, P.A. Popelyukh, A.A. Bataev, A.A. Nikulina, A.I. Smirnov // The Physics of Metals and Metallography. - 2016. - Vol. 117, iss. 3. - P. 279-287. - doi: 10.1134/S0031918X1603011X.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).