АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ И ПОЛЕЙ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА РАССТОЯНИИ ОТЗОН ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ДЛЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-85-93Ключевые слова:
структурно-фазовое состояние, поля внутренних напряжений, плотность дислокаций, зона локализации деформации, теплоустойчивая сталь, длительная эксплуатацияАннотация
Выполнен анализ различий структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ. Исследование микроструктуры образцов осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии на тонких фольгах. Показано, что структура металла всех исследованных участков образцов после деформации до образования зон устойчивой локализации деформаций состоит из феррита и перлита. Занимающий основную часть объема материала феррит присутствует как не фрагментированный, так и фрагментированный. Выявлены отличия в структурно-фазовом состоянии в металле образцов из стали марки 12Х1МФ в зонах устойчивой локализации деформации и на расстоянии от нее. Установленные различия заключаются как в разном процентном соотношении морфологических составляющих микроструктуры (ферритаи перлита), в том числе в содержании фрагментированной и не фрагментированной дислокационной субструктуры, так и в количественных показателях (скалярнойи избыточнойплотностидислокаций, кривизны-кручениякристаллической решетки, амплитудыполей внутренних сдвиговых и дальнодействующих напряжений). Установлено, что после кратковременного испытания до достижения устойчивой локализации деформации не весь объем металла образца имеет одинаковую микроструктуру. Установленные различия структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ свидетельствуют о том, что именно в зонах локализации деформации возникновение микротрещин имеет наибольшую вероятность.
Библиографические ссылки
Клюев В.В. Деградация диагностики без-опасности. Москва: Издательский дом «Спектр». 2012:128. EDN: SFDDCN.
Багмутов В.П., Белов Е.Г., Божко И.А., Будовских Е.А., Ващук Е.С. и др. Структурно-фазовые состояния перспективных ме-таллических материалов.Новокузнецк: Изд-во НПК. 2009:613. EDN: SNBGKB.
Grib V.V., Petrova I.M., Romanov A.N. Esti-mation of the probability of mechanical sys-tems breakdown by technical state modelling.Journal of Machinery Manufacture and Relia-bility. 2016;45(5):433–437.https://doi.org/10.3103/S1052618816050095
Ботвина Л.Р., Будуева В.Г., Остапенко А.А., Тютин М.Р., Демина Ю.А., Солдатенков А.П.,Жаркова Н.А. Механические свойства и ме-ханизмы разрушения крупногабаритных емкостей из сплава АМг6 после длительной эксплуатации. Деформацияиразрушениематериалов. 2013;12:28–35.
Demina Y.A.,Tyutin M.R.,Marchenkov A.Y.,Levin V.P.,Botvina L.R. Effect of Long-Term Operation on the Physical and Mechanical Properties and the Fracture Mechanisms of X70 Pipeline Steels.Russ. Metall.2022;2022:452–462. https://doi.org/10.1134/s0036029522040127
Romanov A.N., Filimonova N.I. Deformation Resistance and Damage Accumulation of Unstable Structural Material under Cyclic ElastoplasticDe-formation.JournalofMachineryManufactureandReliability. 2019;48(5):440‒445.https://doi.org/10.3103/S1052618819050108
Тихомирова Е.А., Рыбников А.И., Гецов Л.Б.Изменение структуры и свойств монокри-сталлических жаропрочных сплавов в про-цессе длительной эксплуатации. Металловедение и термическая обработка. 2017;1(739):33–38.
Демченко М.В., Кузеев И.Р. Закономерности изменения морфологии рельефа поверхности сварного соединения нефтегазового оборудования в условиях эксплуатации. Нанотехнологиивстроительстве.2018;10(4):39–56.
PolyakovA., KuksenovaL.I., AlekseevaM.S. Metodological Foundationsfor Chosingthe Materialsfor Gearsaccording to Wear Resistance Criteria.Journal of Machinery Manufacture and Reliability.2019;48(4):328–335. https://doi.org/10.3103/S1052618819040125.
Петрова И.М., Гадолина И.В., Ботвина Л.Р., Демина Ю.А., Тютин М.Р. Влияние дли-тельного старения на характеристики уста-лости стали 45. Заводскаялаборатория. Диагностикаматериалов.2011;77(1):58–61.
Makhutov N.A., Gadenin M.M., Odintsev I.N., Razumovsky I.A. Methods of the calculation and experimental determination of the local re-sidual stresses under spectrum development of complex loading. JournalofMachineryManu-factureandReliability. 2015;44(6):531–538. https://doi.org/10.3103/S1052618815060096
Горынин И.В., Тимофеев Б.Т. Деградация свойств конструкционных материалов при длительном воздействии эксплуатационных температур. Вопросы материаловедения. 2011;1(65):41–59.
Константинов В.М., Пучков Э.П., Галимский А.И. Особенности эксплуатации и свойства конструкционных сталей при работе вусловиях климатического холода. Ползуновскийальманах. 2014;2:41–44.
RomanovA.N. Damageaccumulationandlim-itstatesunderthelow-cycleloadingofstruc-turalsofteningsteel.Engineering Failure Analysis. 2022;142:106836.https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106836
Getsov L., Semenov A., Semenov S., Rybni-kov A., Tikhomirova E. Thermal fatigue of single-crystal superalloys:experiments, crack-initiation andcrack-propagation criteria. Mate-rials and technology. 2015;49(5):773–778.
Makhutov N.A., Gadenin M.M. Analysis and control of the strength, useful life, and safe op-eration risks of power plants with various kinds of energy commodities.Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2022;51(1):37–45.https://doi.org/10.3103/S105261882201006X
Зуев, Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А., Плосков Н.А. О природе упругопластиче-ского инварианта деформации. ЖТФ. 2018;88(6):855–859.
Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Zuev L.B. On the kinetics of mobile Chernov–Luders band fronts.AIP Conference Proceedings.2016;1783:020035. https://doi.org/10.1063/1. 4966328
Gorbatenko V.V., Danilov V.I., Zuev L.B. Elastoplastic transition in material with sharp yield point.AIP Conference Proceedings.2015;1683:020058. https://doi.org/10.1063/1.4932748
Ababkov N., Smirnov A., Danilov V., Zuev L., Popova N., Nikonenko E. Structural-phase state, mechanical properties, acoustic and magnetic characteristics in the sustainable deformation localization zones of power equipment made of structural and heat resistant steels.Metals. 2021;11(10).https://doi.org/10.3390/met11101638
Danilov V.I., Orlova D.V., Zuev L.B. On the kinetics of localized plasticity domains emer-gent at the pre-failure stage of deformation process.Materials and Design. 2011;32:1554‒1558. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.09.031
Zuev L.B. Chernov–Luders and Portevin–Le Chatelier deformations in active deformable media of different nature.Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017;58(2):328‒334. https://doi.org/10.1134/S0021894417020171
Конева Н.А., Козлов Э.В. Закономерности субструктурного упрочнения. Известия вузов. Физика. 1991;34(3):С. 56–70.
KonovalovS., IvanovY., GromovV. Fatigue-induced evolution of AISI 310S steel micro-structure after electron beam treatment.Materials. 2020;13(20):1–13.https://doi.org/10.3390/ma13204567
Козлов Э.В., Попова Н.А., Кабанина О.В., Климашин С.И., Громов В.Е. Эволюция фазового состава, дефектной структуры, внутренних напряжений и перераспределе-ние углерода при отпуске литой конструкционной стали. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2007:177.
Конева Н.А., Попова Н.А., Козлов Э.В. Раз-мер зерен и фрагментов микроуровня как фактор, определяющий плотность дислокаций. Известия РАН. Серия физическая. 2011;75(5):709–712.
Козлов Э.В.,Тришкина Л.И., Попова Н.А., Конева Н.А. Место дислокационной физики в многоуровневом подходе к пластической деформации. Физическаямезомеханика. 2011;14(3):95–110.
Gromov V.E.,Yur’ev A.B., Morozov K.V., Ivanov Yu.F., Alsaraeva K.V. Structure, phase composition, and defect substructure of differ-entially quenched rail.Steel in Translation. 2014;44(12):883–885. https://doi.org/10.3103/S0967091214120067
Kozlov E. V., Popova N.A., Pekarskaya E.E., Koneva N.A., Zhdanov A.N. Subgrain struc-ture and internal stress fields in UFG materials: problem of Hall–Petch relation.Materials Sci-ence and Engineering: A. 2004;1-2:789–794. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.12.081
Смирнов А.Н., Козлов Э.В., Абабков Н.В., Купченко М.В. Современное методическое обеспечение для оценки состояния металла потенциально опасного оборудования. Часть 1. Микроскопия и рентгеноструктур-ный анализ. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010;4:62–68.
Абабков Н.В. Исследование структурно-фазового состояния и внутренних напряже-ний в зонах локализации деформации образцов из теплоустойчивой стали. Вестник Сибирского государственного индустри-ального университета. 2024;1(47):135‒141. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-1(47)-135-141
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Николай Викторович Абабков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
