Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Исследование изменений показателей сопротивления усталости стали 30ХГСН2А в процессе циклического деформационного упрочнения

В. В. Мыльников, Д. И. Шетулов, А. И. Пронин

Аннотация


Рассмотрен процесс структурных изменений, происходящих в поверхностном слое в результате упрочнения за счет циклического нагружения высокопрочной высококачественной стали 30ХГСН2А по различным схемам и режимам. Выявлены размеры зоны упрочнения. Показано, что упрочнение происходит на самых ранних стадиях нагружения, затем достигается длительное состояние насыщения вплоть до разрушения. Проанализированы различия в характере деформационного поведения образцов и изменения показателей сопротивления усталости. Установлено влияние условий циклического нагружения и режимов предварительной термической обработки стали на показатели сопротивления усталости.

Ключевые слова


частота циклического нагружения; повреждаемость поверхности; микроструктура; сопротивление усталости; 3D-структура; циклическое упрочнение; магистральная трещина; frequency of cyclic loading; surface damage; microstructure; fatigue resistance; 3D-structure; cyclic hardening; through crack

Полный текст:

PDF

Литература


Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения / Пер. с англ. К. Н. Золотовой, Д. О. Чаркина: Под. ред. В. П. Зломанова. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 400 с.

Мак-Ивили А. Дж. Анализ аварийных разрушений / Пер. с анг. Э. М. Лазарева, И. Ю. Шкадиной под. ред. Л. Р. Ботвиной. М.: Техносфера, 2010. 416 с.

Коцаньда С. Усталостное растрескивание металлов / Пер. с польск. Г. Н. Мехеда под ред. С. Я. Яремы. М.: Металлургия, 1990. 432 с.

Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов / Пер. с англ. под ред. Б. А. Любова. М.: Из-во "Мир", 1972. 408 с.

Мак Лин Д. Механические свойства металлов / Пер. с англ. Л. И. Миркина под ред. Я. Б. Фридмана. М.: Металлургия. 1965. 432 с.

Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: в 2-х томах / Под ред. В. Е. Панина. Новосибирск: Наука, 1995.

Панин В. Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4, № 3. C. 5 - 22.

Mylnikov V. V., Shetulov D. I., Chernyshov E. A. Variation in faktors of fatigue resistance for som pure metals as a function of the freguensy of loading sycles // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2010. V. 51, No. 3. Р. 237 - 242.

Mylnikov V. V., Shetulov D. I., Chernyshov E. A. Investigation into the surface damage of pure metals allowing for the cyclic loading frequency // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2013. V. 54, No. 3. Р. 229 - 233.

Терентьев В. Ф. Периодичность и стадийность разрушения металлических при усталости // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 10. С. 02 - 07.

Suresh S. Fatigue of Metals. Cambridge University Press, 2006. 701 p.

Иванова В. С., Шанявский А. А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. М.: Металлургия, 1988. 399 с.

Ребяков Ю. Н., Чернявский О. Ф. Деформационные свойства материалов при сочетании знакопеременного течения и формоизменения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. 2012. № 11(270). С. 47 - 51.

Гаденин М. М. Влияние формы цикла нагружения на сопротивление циклическому деформированию и разрушению конструкционных материалов // Вестник научно- технического развития. 2010. № 9(37). С. 15 - 19.

Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М: Металлургия, 1975. 456 с.

Шанявский А. А. Масштабные уровни процессов усталости металлов // Физическая мезомеханика.2014. Т. 17, № 6. С. 87 - 98.

Чувильдеев В. Н., Пирожникова О. Э., Нохрин А. В., Мышляев М. М. Деформационное упрочнение в условиях структурной сверхпластичности // Физика твердого тела. 2007. Т. 49, № 4. С. 650 - 656.

Пачурин Г. В., Гущин А. Н., Пачурин К. Г., Пименов Г. В. Технология комплексного исследования разрушения деформированных металлов и сплавов в разных условиях нагружения: учеб. Пособие. Н. Новгород, 2005. 141 с.

Mughrabi H., Christ H. J. Cyclic deformation and fatigue of selected ferritic and austenitic steels; specific aspects // ISIJ International. 1997. V. 37, No. 12. P. 1154 - 1169.

Терентьев В. Ф. Циклическая прочность субмикро- и нанокристаллических металлов и сплавов (обзор) // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2010. № 1. С. 8 - 24.

Терентьев В. Ф., Оксогоев А. А. Циклическая прочность металлических материалов: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. 61 с.

Коттрелл А. Х. Дислокации и пластическое течение в металлах. М: Металлургиздат, 1958, 267 с.

Орлов А. Н. Зависимость плотности дислокаций от величины пластической деформации и размера зерна // Физика металлов и металловедение. 1977. Т. 44, № 5. С. 966 - 970.

Manson S. S. Behavior of materials under conditions of thermal stress // NACA TN-2933. 1953.

Coffin L. F. (Jr). A study of the effects of cyclic thermal stresses on a ductile metal // Transactions ASME. 1954. V. 76. P. 931 - 950.

Коротких Ю. Г., Волков И. А., Тарасов И. С., Бородой А. Н. Численное исследование процессов сложного пластического деформирования конструкционных сталей по замкнутым траекториям непропорционального деформирования при малоцикловом нагружении // Проблемы прочности и пластичности. 2009. № 71. С. 26 - 35.

Hall E. O. Deformation and ageing of mild steel // Proc. Phys. B. 1951. V. 64, No. 1. P. 747 - 753.

Petch N. J. The cleavage strength of policrystals // J. Iron Steel Inst. 1953. V. 174, P. 25 -

Мыльников В. В., Шетулов Д. И., Пронин А. И., Чернышов Е. А. Прогнозирование прочности и долговечности материалов деталей машин и конструкций с учетом частоты циклического нагружения // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 9. С. 32 - 37.

Mylnikov V. V., Shetulov D. I., Chernyshоv E. A. On evaluation of durability criteria in carbon steels // Metals Technology. 2010. № 2. С. 19 - 22.

Shetulov D. I., Myl'nikov V. V. Fatigue-induced of damage of high-strength steels // Russian metallurgy (Metally). 2014. Т. 2014, № 3. С. 241 - 245.

Панин В. Е., Елсукова Т. Ф., Ангелова Г. В. Волновой характер распространения усталостных трещин на поверхности поликристаллического алюминия при циклическом нагружении // Физическая мезомеханика. 2002. Т. 5, № 3. C. 93 - 99.

Рыбин В. В. Большие пластические деформации и разрушение. М.: Металлургия, 1986. 224 с.

Кольцун Ю. И., Мельников Б. Е., Хибник Т. А., Прохоров А. А. Влияние частоты и нагрузки на волновые деформационные процессы при многоцикловой усталости // Вестник Самар. гос. аэрокосмического ун-та. 2009. № 3(19). С. 274 - 282.

Панин С. В., Власов И. В., Сергеев В. П. и др. Влияние вакуумно-дуговой ионно-лучевой обработки на усталостную долговечность стали 30ХГСН2А // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18, № 2. С. 95 - 111.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2020.10.52-60


© Издательский дом «Фолиум», 1993–2021