ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАРТЕНСИТНЫХ ФАЗ В ПЛАСТИЧЕСКИХ ЗОНАХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

1

• Авторы
• Файлы

Клевцов Г.В. Клевцова Н. А. Фролова О.А. Статья в формате PDF 103 KB

Известно, что мартенситные фазы, образующиеся в метастабильных аустенитных сталях под действием низких температур и пластической деформации, оказывают существенное влияние на механические свойства данного класса сталей, затрудняя прогнозирование их поведения в конкретных условиях эксплуатации. Наиболее слабо изучены мартенситные превращения в пластических зонах у вершины трещин, хотя очевидно, что образующейся в данной области мартенсит должен оказывать существенное влияние на кинетику и механизм разрушения аустенитных сталей.

Целью настоящей работы является установление закономерностей распределения мартенситных фаз под поверхностью изломов аустенитных сталей, полученных при различных видах нагружения, а также установления связи данного распределения с микромеханизмом разрушения сталей и локальным напряженным состоянием материала у вершины трещины.

 В качестве исследуемых материалов использовали закаленные и состаренные никелевые стали Н32Т3 и Н26Т3 (в которых образование мартенсита при охлаждении и деформации происходит по γ→α механизму), а также марганцевые стали 40Г18Ф, 03Х13АГ19 и 110Г13Л (в которых образование мартенсита происходит по γ→ε→α механизму). Все аустенитные стали после закалки имели однофазную структуру γ-железа. Охлаждение до температуры -196 ⁰С не приводило к мартенситным превращениям во всех сталях, кроме Н26Т3. В стали Н26Т3 мартенсит охлаждения начинал образовываться при температуре -20 ⁰С.

Образцы различной толщины и конфигурации испытывали при однократных (статическом, ударном, высокоскоростном импульсном) и циклическом видах нагружения в широком интервале температур от - 196 до 150 ⁰С. При статическом и усталостном нагружении аустенитных сталей использовали образцы на внецентренное растяжение толщиной 2^.10^{-2 м; при ударном нагружении - образцы Шарпи; при высокоскоростном импульсном нагружении - кольцевые образцы толщиной 2,5.}10^{-2 м. Полученные изломы исследовали методом макро- и микрофpaктографии.}

Глубину пластических зон под поверхностью изломов и структурные изменения материала в данных зонах определяли рентгеновским методом. Использовали метод послойного стравливания поверхности излома с последующим рентгенографированием его поверхности. О степени искаженности кристаллической структуры материала судили по ширине дифpaкционной линии (311) К_α γ-фазы и (211) К_α α-фазы. Количество α- и ε-мартенсита определяли по интегральной интенсивности дифpaкционных линий (111) К_α γ-фазы, (110) К_α α-фазы и (101) К_α ε-фазы. Для определения локального напряженного состояния материала у вершины трещины использовали критерий h_max/t.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. При однократных видах нагружения аустенитных сталей хорошо прослеживается связь микромеханизма разрушения, количества и размеров пластических зон под поверхностью изломов с локальным напряженным состоянием материала у вершины трещины.

2. Хаpaктер распределения мартенситных фаз в пластических зонах под поверхностью изломов аустенитных сталей не зависит от вида и скорости нагружения образцов, однако связан с микромеханизмом разрушения и локальным напряженным состоянием материала у вершины трещины. Скорость нагружения оказывает влияние лишь на интенсивность мартенситных превращений в пластических зонах.

3. После разрушения образцов из аустенитных сталей на поверхности изломов возможно протекание мартенситных превращений, вызванных охлаждением поверхностных слоев металла после локального разогрева и изменением локального напряженного состояния материала в данных слоях. Причем, первый фактор доминирует при вязком разрушении в условиях ПН, а второй - при хрупком или смешанном разрушениях в условиях, близких к ПД.

4. Циклическое нагружение лучше инициирует мартенситные превращения в аустенитных сталях, чем однократные виды нагружения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-08-96904р_офи).

---