Разработка и применение критериев локального разрушения для оценки и разделения влияния охрупчивающих факторов сталей

• Автор: Мишин, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 309 с. : ил.

ГЛАВА 1. СИЛОВОЙ КРИТЕРИЙ ЛОКАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ
1.1. Критерий максимальных локальных растягивающих напряжений
1.2. Определение напряженно-деформированного состояния в зоне локального разрушения образца с надрезом
1.3. Изучение инвариантности критерия максимальных локальных растягивающих напряжений
1.3.1. Основы критерия локальных растягивающих напряжений
1.3.2. Изучение инвариантности критерия критических максимальных локальных растягивающих напряжений к скорости нагружения и геометрии надреза
1.4. Изучение инвариантности критического максимального локального растягивающего напряжения к надрезу, скорости нагружения и температуре испытания методом механостимулированной фотоэмиссии
ГЛАВА 2. КРИТЕРИЙ ВЯЗКО-ХРУПКОГО ПЕРЕХОДА ОБРАЗЦОВ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ, ОСНОВАННЫЙ НА СИЛОВОМ КРИТЕРИИ ЛОКАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1. Основные закономерности вязко-хрупкого перехода при понижении температуры испытаний
2.1.1. Внешние факторы, определяющие переход материала в хрупкое состояние
2.1.2. Критические температуры хрупкости
2.2. Зависимость критической температуры хрупкости от характеристик прочности, текучести и перенапряжения
2.3. Влияние внешних факторов на критическую температуру хрупкости
2.3.1. Влияние геометрии надреза на критическую температуру хрупкости
2.3.2. Влияние скорости нагружения на критическую температуру хрупкости
2.3.3. Практические рекомендации по применению критерия оценки порога хладноломкости стальных деталей с концентраторами напряжений различной жесткости
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ЛОКАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ И ВЯЗКО-ХРУПКОГО ПЕРЕХОДА К ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ВНУТРЕННИХ ФАКТОРОВ НА СКЛОННОСТЬ СТАЛИ К
ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ
3.1 .Анализ влияния легирования на порог хладноломкости железа с помощью критерия локального разрушения

3.2. Влияние чистоты стали на склонность к хрупкому разрушению при понижении температуры
3.2.1. Изучение влияния чистоты стали, обусловленной различными способами выплавки, на сопротивление хрупкому разрушению
3.2.2. Оценка склонности стали, подвергнутой газокислородному рафинированию, к хрупкому разрушению при понижении температуры
3.3. Применение критериев локального разрушения к оценке влияния размера зерна на сопротивление стали хрупкому разрушению
3.4. Изучение механической природы "хрупкости 475" высокохромистого феррита при помощи критерия локального разрушения
3.4.1. Параметры структурной механики разрушения стали в исходном и охрупченном состояниях
3.4.2. Структурные изменения в ходе старения при 475°С
3.5. Анализ радиационного охрупчивания с помощью критерия локального разрушения
3.6. Влияние остаточных внутренних микронапряжений на процесс локального разрушения закаленной стали
3.6.1. Зависимость критического локального растягивающего напряжения от остаточных внутренних микронапряжений
3.6.2. Влияние остаточных внутренних микронапряжений
на протяженность пластической зоны в момент зарождения
трещины
ГЛАВА 4. КРИТЕРИЙ ЗАМЕДЛЕННОГО ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
4.1. Критерий замедленного хрупкого разрушения стали, вызванного остаточными внутренними микронапряжениями
4.1.1. Методика испытаний образцов на замедленное разрушениие
4.1.2. Влияние геометрии надреза на характеристики склонности стали
к замедленному разрушению
4.1.3. Определение максимальных растягивающих напряжений перед
надрезом до и после появления пластической зоны
4.1.4.Описание замедленного хрупкого разрушения с применением
критерия локальных растягивающих напряжений
4.1.5. Влияние способа нагружения образца с надрезом на характеристики склонности стали к замедленному разрушению
4.2. Критерий замедленного разрушения метастабильных аустенитных сталей
4.2.1. Развитие пластической деформации и мартенситной зоны
в вершине концентратора напряжений образца из метастабильной аустенитной стали
4.2.2. Механизм зарождения трещины при замедленном разрушении метастабильной аустенитной стали

4.2.3. Пороговое максимальное локальное растягивающее напряжение - критерий замедленного разрушения метастабильной аустенитной стали
4.3. Критерий замедленного разрушения, вызванного воздействием водорода
4.3.1. Замедленное разрушение стали при наводороживании
4.3.2. Критерий замедленного разрушения при внутреннем водородном охрупчивании
4.4. Способ определения сопротивления стали замедленному разрушению, основанный на критерии локального разрушения
ГЛАВА 5. СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ СТАЖ И ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИНЫ ПРИ ЗАМЕДЛЕННОМ ХРУПКОМ РАЗРУШЕНИИ
5.1. Зависимость напряжения зарождения трещины при замедленном хрупком разрушении стали от величины остаточных внутренних микронапряжений
5.1.1. Влияние времени отдыха стали после закалки на склонность к замедленному хрупкому разрушению
5.1.2. Разделение максимальных локальных растягивающих напряжений и остаточных внутренних микронапряжений
5.1.3. Зависимость пороговых максимальных локальных растягивающих напряжений от уровня остаточных внутренних микронапряжений
5.2. Разделение вкладов сегрегаций примесей и остаточных внутренних микронапряжений в снижение прочности границ зерен при замедленном разрушении стали
5.2.1. Влияние времени отдыха стали после закалки и содержания примеси фосфора на склонность к замедленному разрушению
5.2.2. Влияние времени отдыха стали после закалки и содержания примеси фосфора на сопротивление зарождению трещины при активном и замедленном разрушении
5.2.3. Влияние времени отдыха на величину остаточных внутренних микронапряжений в стали с различным содержанием примеси фосфора
5.2.4. Влияние остаточных внутренних микронапряжений на пороговое <7]1шах стали с различным содержанием фосфора
5.2.5. Количественный анализ влияния сегрегаций примеси фосфора и остаточных внутренних микронапряжений на снижение прочности границ зерен высокопрочной стали
5.3. Роль остаточных внутренних микронапряжений в термически активированном зарождении трещины при замедленном хрупком разрушении высокопрочной стали
5.3.1. Влияние температуры испытаний и скорости нагружения на склонность стали к замедленному разрушению

перенапряжения общей текучести для образца заданной геометрии с учетом геометрии концентратора напряжений, определяют критическое максимальное локальное растягивающее напряжение по испытаниям гладких образцов на растяжение, затем по формуле (2.6) рассчитывают критическую температуру хрупкости образца с концентратором напряжений.
2.3.2. Влияние скорости нагружения на критическую температуру хрупкости
Скорость нагружения в значительной степени влияет на величину критической температуры хрупкости. Увеличение скорости нагружения приводит к возрастанию критической температуры хрупкости. Смещение критической температуры хрупкости в область повышенных температур связывают с ростом предела текучести при повышении скорости деформации [5]. Влияние, которое оказывает повышение скорости нагружения на критическую температуру хрупкости может быть учтено с помощью выражения (2.6).
В качестве примера на рис.2.5 показаны экспериментальные зависимости разрушающей нагрузки и нагрузки общей текучести образцов из стали Юкп при скоростях нагружения 2,20 и 200 мм/мин для образцов с надрезом 30°.
Рассчитывали критические температуры хрупкости для образцов с различными углами раскрытия надреза при скорости нагружения 2, 20 и 200 мм/мин по формуле (2.6). Необходимые для расчета значения предела текучести при различных скоростях нагружения определяли из испытаний на растяжение гладких образцов. Значение критического максимального локального растягивающего напряжения для использования в расчетах определяли по результатам испытаний образцов с U-образным надрезом. Расчетные значения критической температуры хрупкости при скоростях