Кинетика замедленного разрушения и прогнозирование долговечности высокопрочных сталей в водородсодержащих средах

• Автор: Баранов, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 298 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

пгиппитлр ПСПЧНАиГНЫУ

_/ чух 1УУ 1 ух I I ЖЛ-Л ! ч/х/ч/ч/х хх х и (Х 1 ж хУх

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЗАМЕДЛЕННОМ РАЗРУШЕНИИ И ВОДОРОДНОМ ОХРУПЧИВАНИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

1.1. Современные представления о видах разрушения материалов

1.2. Основные подходы к решению проблемы разрушения материалов

1.2.1. Кинетический подход

1.2.2. Статистический подход

1.2.3. Синергетический и фрактальный подходы

1.3. Общие закономерности и механизмы замедленного разрушения высокопрочных сталей
1.4. Водородное охрупчивание деформированных высокопрочных сталей
1.4.1. Взаимодействие водорода со сталями
1.4.2. Классификация видов водородной хрупкости металлов и сплавов
1.4.3. Общие закономерности и механизмы замедленного разрушения высокопрочных сталей при воздействии водорода
1.4.4. Факторы, определяющие процесс замедленного разрушения высокопрочных сталей в водородсодержащих средах
Выводы по первой главе
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика исследуемых сталей
2.2. Методика ускоренных лабораторных испытаний высокопрочных сталей на длительную прочность в водородсодержащих средах
2.3. Метод релаксации напряжений
2.4. Методы исследования водородопроницаемости сталей и определения
количества абсорбированного металлом водорода
Выводы по второй главе
3. КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ СУБМИКРОТРЕЩИН ПРИ
ЗАМЕДЛЕННОМ РАЗРУШЕНИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ В ИНАКТИВНОЙ И ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДАХ
3.1. Зарождение разрушения в деформированных металлах
при воздействии инактивной и водородсодержащей сред
3.1.1. Классификация трещин по размерам в кристаллических материалах
3.1.2. Механизмы зарождения субмикротрещин в деформированных металлах для инактивной среды
3.1.3. Дискретно-континуальная дислокационная модель образования зародышей разрушения в деформированных металлах для инактивной среды
3.1.3.1. Дискретно-континуальная модель дислокационного скопления
3.1.3.2. Образование зародышевой дислокационной трещины
3.1.3.3. Образование субмикротрещины
3.1.4. Дислокационно-декогезионная концепция влияния водорода на образование зародышей разрушения в деформированных металлах
3.2. Кинетика образования субмикротрещин в деформированных высокопрочных сталях для инактивной среды
3.3. Кинетика образования субмикротрещин в деформированных высокопрочных сталях при воздействии водорода
3.4. Влияние остаточных напряжений первого рода на зарождение разрушения в деформированных высокопрочных сталях
Выводы по третьей главе
4. КИНЕТИКА НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖ ЦЕННОСТИ И РОСТА ТРЕЩИН НА МИКРО-, МЕЗО- И МАКРОУРОВНЯХ. СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗАМЕДЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Кинетика накопления поврежденности на микроуровне и зарождения микротрещин
4.2. Кинетика накопления поврежденности на мезоуровне и зарождения макротрещин
4.3. Кинетика субкритического роста макротрещин
4.4. Синергетическая модель замедленного разрушения высокопрочных сталей в водородсодержащих средах
Выводы по четвертой главе
5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ
5.1. Феноменологическое определение долговечности деформированных высокопрочных сталей в водородсодержащих средах
5.2. Определение параметров синергетической модели замедленного разрушения высокопрочных сталей при воздействии водорода
на основе опытных данных
5.2.1. Определение характеристик трещиностойкости
5.2.2. Определение коэффициентов диффузии водорода в
сталях
5.2.3. Исследование влияния степени наводороживания на содержание водорода в высокопрочных сталях
5.2.4. Исследование влияния водорода на пластичность высокопрочных сталей
5.2.5. Определение предельной плотности субмикротрещин и критического изменения объемной энергии микроструктуры

ментов. Статистическим коллективом при таком подходе обычно является совокупность элементов макрообъема или образца.
При развитии этого направления делаются попытки его сочетания с представлениями о реальной (прежде всего, дислокационной) структуре твердых тел [334, 335 и др.]. Использование статистики, отражающей поведение дислокаций, позволяет избежать произвольных гипотез о распределении локальной прочности, неизбежных в феноменологической статистической теории.
2) при планировании эксперимента (выборе количества, размеров и формы образцов) и определении способов статистической обработки результатов испытаний для получения максимальной информации (при данном числе образцов или при данной продолжительности испытания), для оценки механического поведения материала при технологической обработке и эксплуатации изделий, а также при сопоставлении различных материалов [336, 337]. В этом случае статистическим коллективом является совокупность образцов, вырезанных из исследуемого материала (из слитка, листа или же изделий разных партий, заводов и т. п.).
Статистический подход для описания дефектного состояния твердого тела на основе динамической континуальной теории дефектов развит в работах Ш. X. Ханнанова [338-341].В континуальной теории некоторые размеры дефектов считаются равными нулю, а дефекты представляются точечными линейными или поверхностными источниками полей внутренних упругих напряжений. Так, в случае дислокаций размер ядра дислокации полагается равным нулю, а упругое поле напряжений экстраполируется вплоть до оси дислокации. В результате поле напряжений дислокации оказывается сингулярным (расходится как ~ 1/г, где г - расстояние от оси дислокации). Сингулярные упругие напряжения не соответствуют реальной физической ситуации, однако они могут быть использованы для описания распределения взаимодействующих дислокаций. Например, задача о нахождении равновесного распределения /(х) взаимодействующих краевых дислокаций, сколь-