Індекс рубрикатора НБУВ: К222.082 + К327.9

Рубрики:

Сталі з домішкою одного елемента

Виробництво окремих видів сталі

Шифр НБУВ: Ж14257 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено нову експрес-методику старіння конструкційних матеріалів у газоподібному водні. Вона базується на пришвидшенні під впливом водню дифузійних процесів, що зумовлює структурну деградацію металу, і полягає у термоциклуванні матеріалу у водні. Діапазон термозмін вибрано на основі інформації про умови експлуатації паропроводів теплових електростанцій. Структурні зміни в металі після лабораторного старіння впродовж 40 год подібні до тих, що спостерігаються після 140-190 тис. год експлуатації. Для кількісної оцінки рівня деградації металу використано параметри росту втомної тріщини. Експериментально показано, що ефективні порогові показники втоми можуть бути корисними для аналізу поточного стану металу, а метод старіння - для визначення залишкового ресурсу.

В рамках моделі граткового газу з урахуванням взаємодії міжвузловинних атомів в першій та другій координаційних сферах для аустенітного сплаву Fe-C за допомогою комп'ютерного моделювання методом Монте-Карло оцінено енергії взаємодії C-C, що одночасно задовольняють мессбауерівські дані з відносної долі атомів заліза з різним оточенням атомами вуглецю та дані з термодинамічної активності вуглецю.

This paper summarizes the achievements of a major research line at tht Materials Science Department of the University of La Coruna (Spain) in the field of environmentally assisted cracking in general and hydrogen degradation in particular. It deals with a materials science approach to the study of corrosion assisted cracking of progressively drawn pearlitic steels for civil engineering use. The approach is based on the fundamental idea of materials science: linking the microstructure of the different steels (progressively oriented as a consequence of the manufacture process by cold drawing) with their macroscopic stress-corrosion behaviour (increasingly anisotropic as the degree of cold drawing increases). The first part of the researth was the metallographic analysis. Attention was paid to the evolution with cold drawing of the two basic microstructural levels: the pearlite colonies (first level) and the pearlitic lamellae (second level). With regard to the first microstructural level, a progressive elongation and orientation of the pearlitic colonies in the cold drawing direction (wire axis) was observed. In hte matter of the second microstructural level, the analysis showed an increasing closeness of packing (with decrease of the interlamellar spacing) and a progressive orientation of the pearlitic lamellar microstructure in the cold drawing direction. Therefore, both pearlite colonies and pearlitic lamellar microstructure tend to align to a direction quasi-parallel to the wire axis as cold drawing proceeds. The second part of the research consisted of a programme of stress corrosion cracking tests under both cathodic and

anodic conditions to promote two very different mechanisms of cracking: hydrogen assisted cracking (HAC) and localized anodic dissolution (LAD). Both types of stress corrosion test confirm that the cold drawn steels exhibit anisotropic behaviour associated with a clear change in crack propagation direction which approaches the wire axis or cold drawing direction. For both regimes (NAC and LAD) there is a strong correlation between the microstructural orientation angles (at the two levels of pearlitic colonies and lamellae) and the propagation angles of the macroscopic crack, which clearly demonstrates the influence of the oriented microstructure - and thus of the manufacture process by increasing cold drawing - on the macroscopic corrosion-assisted behaviour of the steel wires.

Методом зворотного крутильного маятника виміряно внутрішнє тертя зразків заліза різної чистоти та сталі, підданих наступним поверхневим обробкам: механічному шліфуванню, наводненню та покриттю мастилом. Для всіх оброблених зразків у температурному режимі 100 - 400 К виявлено складний спектр внутрішнього тертя. Природу релаксаційних процесів у приповерхневому шарі оброблених зразків визначено, порівнюючи параметри отриманих піків внутрішнього тертя деформованого та наводненого заліза і сталі. Взаємодія атомів проникнення з рухомими дислокаціями та рух сходинок на гвинтових дислокаціях є можливою причиною утворення піків внутрішнього тертя в зразках, покритих мастилом.

Приведено результати втомних випробувань сталі 10HNAP при комбінації циклічного згину з закрутом. Одержані дані для гладких зразків та з вирізами проаналізовано з використанням відомих енергетичних моделей Нейбера та Мольського-Глінки, і власної, що базується на амплітудному значенні густини енергії напружень. Показано, що завдяки запропонованій моделі можна обчислювати довговічність зразків на основі стандартних втомних параметрів під одновісним навантаженням та залежностей між циклічними напруженнями та деформаціями.

Зазначено, що критерій багатовісної втоми біля вирізу в зразку повинен враховувати еквівалентний розмах напружень, а також їх відносний градієнт та гідростатичну складову. Ефективні дотичні напруження враховують відносний градієнт за допомогою вагової функції. За результатами випробувань зразків із вирізами з м'якої сталі під комбінованим закручувальним і розтягувальним навантаженням встановлено, що ефективні дотичні напруження падають лінійно.

Запропоновано модифіковану модель для опису росту тріщини на базі підходів теорії ймовірності з використанням двопараметричного розподілу Вейбулла. В усі отримані рівняння цієї моделі явно входять напруження. В основі моделі лежать різницеві рівняння росту тріщини. Ефективність методу проілюстровано на прикладі прогнозу росту тріщини та довговічності зразків з лазерно зміцненої середньовуглецевої сталі за умов закручування. Проаналізовано характер росту тріщини та особливості зламів.

Вершину затупленої тріщини розглянуто як особливий вид концентратора напружень. Дослідження виконано на компактних зразках із високопластичної бейнітної сталі 10MnMoNi5-5 за допомогою комп'ютеризованого рентгенівського дифрактометра. Встановлено розподіл залишкових стискальних напружень біля вершини тріщини після її затуплення в умовах пластичного деформування та показано необхідність їх враховувати при оцінці локального руйнування матеріалу.

Подано методики корозійного моніторингу на базі вимірювання електрохімічних шумів на поверхнях конструкційних сталей за різних експлуатаційних умов: напруження, наявності гальванопар, під захисними покриттями, розпилення розчинів солей різної концентрації, зміни температури. У ході спостереження таким способом можна розрізнити види корозії та механізм її поширення в процесі руйнування металевих поверхонь, а також підвищити чутливість визначення процесу до рівня наноамперів і скоротити тривалість випробування.

Індекс рубрикатора НБУВ: В367 + В378.6 + К222.08

Рубрики:

Фізика високих та низьких тисків

Механічні властивості монокристалів металів

Вплив легувальних елементів і домішок на структуру і властивості залізних сплавів. Теорія легування. Леговані залізні сплави

Шифр НБУВ: Ж14388 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вивчено вплив плазмово-детонаційної обробки на властивості та структурні перетворення у приповерхневому шарі сталі У8. Дослідження виконували методами дюрометрії, оже-спектроскопії, рентгеноструктурного та локального рентгеноспектрального аналізу. Виявлено утворення приповерхневого зміцненого шару товщиною приблизно 20 мкм. Показано, що зміцнення сильно залежить від матеріалу витратного електрода. Обговорено фізичну природу структурних змін у приповерхневому шарі.

Досліджено вплив хімічного складу високоміцних мартенситно-аустенітних сталей з вмістом 26 - 30 % Ni на будову та твердість азотованих шарів. Установлено, що їх будова практично не залежить від складу сталі, але хімічний склад суттєво впливає на товщину та твердість шарів. Визначено, що найбільшу товщину азотованих шарів мають сталі, які містять Ti, а найменшу - сталі з Al, але останні мають найбільшу твердість. Перспективним варіантом отримання раціональних характеристик азотованих шарів є використання комплекснолегованих сталей, які містять одночасно Al, Ti та Nb.

Вивчено акустичну емісію (АЕ) в аустенітних сталях 12Х18Н1ОТ і 03Х20Н16АГ6 в процесі деформування плоских зразків розтягуванням за кімнатної температури. Залежно від структурного стану, який досягається за допомогою різноманітних термообробок (закалки, старіння), суттєво змінюється активність АЕ. Спостережено її максимум після витримки в діапазоні температур 673 - 823 К, що обумовлено міграцією вуглецю до меж зерен. Наявність азоту в аустенітній сталі знижує активність АЕ. Це корелює з даними амплітудної залежності внутрішнього тертя в сталі 03Х20Н16АГ6.

По результатам испытаний цилиндрических и плоских образцов на растяжение определена чувствительность рессорной стали к водородному охрупчиванию. Критериями служили момент начала генерации сигналов акустической эмиссии (АЭ) и сумма их амплитуд. Показано, что в процессе деформирования образцов ненаводороженной стали сигналы АЭ отличаются низким значением суммы амплитуд и суммарного счета импульсов, превышающих уровень дискриминации. Максимальные амплитуды, фиксируемые на выходе первичного преобразователя, для ненаводороженных образцов несколько выше при меньшем количестве событий, чем для образцов, подвергнутых наводороживанию. По нарушению эффекта Кайзера можно судить о склонности материала к водородной деградации. Дополнительную информацию о ней можно получить и по спектральным характеристикам сигналов АЭ.

На основі літературних даних і результатів робіт, виконаних за участю автора, подано короткий огляд можливостей мас-спектрального методу (МСМ) для аналізу та дослідження водню в сталях. Показано, що для сучасних мас-спектрометрів характерні компактність, швидка дія, висока роздільна здатність і чутливість, можливість виконувати аналіз у широкому діапазоні мас без будь-яких обмежень для легких елементів, у тому числі водню. МСМ дуже ефективний для визначення водню при малій кількості проби, в суміші газів і для роздільного аналізу на поверхні та в об'ємі металу. Для вивчення локального розподілу водню зручний МСМ із лазерним зондом. В дослідженнях водню в сталях МС вторинних іонів належить особливе місце, яке зумовлюється такими її характеристиками і перевагами, як висока чутливість, можливість визначати водень і його хімічні сполуки в моноатомних шарах, досліджувати розподіл водню методом вторинно-іонних зображень. Метод високотемпературної мас-спектрометрії доцільно використовувати для аналізу джерел надходження водню в сталь при металургійних, електрометалургійних і зварювальних процесах.

С использованием классического уравнения Аррениуса проанализированы для расплавов железа зависимости их свойств (плотность, вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение, эффективная температуропроводность) от обратной температуры. Найдены температуры полиморфного превращения микроструктуры жидкости в зависимости от ее перегрева над линией ликвидус. Результаты проведенного анализа могут быть использованы при разработке современной технологии термовременной обработки стали.

Методом множинного регресійного аналізу літературних даних і результатів власних експериментів одержано інтерполяційні моделі, які описують взаємний зв'язок пластичності сталі з їх хімічним складом і температурою нагріву під гартування. Встановлено, що в деяких випадках зміна характеристик відносного звуження відбувається у зворотному напрямку відносно видовження. Розглянуто можливість одержання більш високої міцності з одночасним зростанням пластичних характеристик.

Методом множинного регресійного аналізу даних літератури та власних експериментів розроблено інтерполяційні моделі, що пов'язують зміни ударної в'язкості сталей за умов парного впливу легувальних елементів із температурою гартування.

Методом множинного регресійного аналізу даних літератури і власних експериментів створено інтерполяційні моделі, що зв'язують характеристики міцності сталей з їх хімічним складом і температурою гартування. Встановлені закономірності слід враховувати під час вибору складу сталей для цементації або гартування з низьким відпуском.