Структурно-масштабные уровни многоцикловой усталости нержавеющей стали

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Влияние концентраторов напряжений на кинетику разрушения листовой нержавеющей стали, 75.78kb.
• Руководство по монтажу и эксплуатации модульных систем дымоходов из нержавеющей стали, 141.06kb.
• В том числе, 86.38kb.
• Срок эксплуатации или наработка, 22.7kb.
• Ii международная конференция «Российский потребитель нержавеющей стали», 67.85kb.
• Ii международная конференция «Российский потребитель нержавеющей стали», 68.02kb.
• Din 17455-1999 «Трубы круглого сечения сварные из нержавеющей стали общего назначения», 1013.84kb.
• Саратовская региональная общественная организация инвалидов «сфера», 43.23kb.
• Специальные высокотемпературные припои для пайкосварки алюминия, меди, нержавеющей, 157.58kb.
• Синдром хронической усталости, 31.3kb.

Структурно-масштабные уровни многоцикловой усталости нержавеющей стали


Воробьев С.В., Громова А.В., Коновалов С.В., Малиновская В.А.

Новокузнецк, Россия


Цель работы – выявление на различных структурных и масштабных уровнях закономерностей и установление физической природы фазовых и субструктурных превращений, протекающих в стали аустенитного класса 08Х18Н10Т, подвергнутой многоцикловым усталостным испытаниям.

Усталостные испытания проводились на специальной установке по схеме циклического асимметричного консольного изгиба.

Имитация трещины осуществлялась надрезом в виде полуокружности радиуса 10 мм. Температура испытаний была комнатной (300 К). Поведение материала при испытаниях контролировали, используя ультразвуковую диагностику. Зависимость скорости распространения ультразвука от числа циклов нагружения V(N) определяли на приборе ИСП-12 методом автоциркуляции.

Методами современного физического материаловедения на макро, мезо, микро и наномасштабных уровнях анализировались структура и фазовый состав в исходном, разрушенном и промежуточном состояниях. Основное внимание уделено микро и наноуровням.

Сталь 08Х18Н10Т в исходном состоянии является многофазным разномасштабным поликристаллическим материалом, зерна которого содержат двойники термического происхождения и дислокационную субструктуру различной степени самоорганизации. Вторые фазы представлены карбидными частицами, размеры которых изменяются от десятков нанометров до единиц микрометра. Местами расположения частиц являются внутрифазные границы и стыки границ, элементы дислокационной субструктуры, а также строчки дендритной ликвации.

На промежуточной стадии усталостное нагружение стали в количестве N₁ 110⁵ циклов привело, во-первых, к увеличению (по сравнению с исходной сталью) скалярной плотности дислокаций, что способствовало некоторой реорганизации дислокационной субструктуры по пути увеличения объемной доли организованного типа дислокационных субструктур; во-вторых, к формированию дефектов упаковки и микродвойников; в-третьих, к коагуляции частиц карбида титана состава TiC; в-четвертых, к некоторому растворению частиц карбида типа М₂₃С₆ на фронте перемещающихся границ и выделению на них прослоек частиц карбида состава Cr₃C₂; в-пятых, к формированию микротрещин вдоль межфазной границы раздела карбид / матрица (рисунок 4); в-шестых, к формированию микротрещин в объеме частиц карбидной фазы субмикронных размеров (рисунок 4) и, наконец, в-седьмых, к значимому повышению уровня кривизны-кручения кристаллической решетки (амплитуды дальнодействующих полей напряжений) в объеме материала, содержащем частицы карбидной фазы.

Усталостное нагружение стали до N₂ 1,710⁵ циклов нагружения (разрушение), привело, во-первых, к инициированию дополнительного механизма деформации стали – микродвойникования, во-вторых, к полиморфному    мартенситному превращению, протекающему в объемах материала, содержащих микродвойники, в-третьих, к коагуляции частиц карбида титана, в-четвертых, к существенному увеличению количества источников дальнодействующих полей напряжений с одновременной релаксацией пиковых значений величины напряжений.

Одной из причин разрушения стали при многоцикловых усталостных испытаниях являются микротрещины, расположенные вдоль границ раздела карбид / матрица и выявляющиеся уже на промежуточной стадии нагружения (N₁ 10⁵ циклов).