Закономерности сопротивления усталостному разрушению на воздухе и в коррозионной среде деформационно-упрочненных металлических материалов и повышение на их основе долговечности изделий

• Автор: Пачурин, Герман Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 329 с. : ил. + Прил. (169 с.: ил.)

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Основные закономерности усталостного разрушения металлических материалов в коррозионной среде
1.2. Влияние технологии обработки на усталостное разрушение материалов в коррозионной среде

1.2.1. Термическая обработка

1 Механическая обработка

1.2.3. Механотермическая обработка

1.2.4. Объемное пластическое деформирование

1.2.5. Поверхностное пластическое деформирование ППД

1.2.6. Сварка

1.3. Гипотезы коррозионноусталостного разрушения металлических материалов
1.3.1. Адсорбционное воздействие поверхностноактивных веществ
1.3.2. Локальное анодное растворение
1.3.3. Водородное охрупчивание
Выводы
Проблема исследования, постановка задач и методов
их решения
Глава 2. Теоретическое обоснование влияния предварительной пластической деформации на сопротивление коррозионной усталости конструкционных материалов
2.1. Влияние структуры и свойств поверхности на физические механизмы коррозионноусталостного разрушения деформированных металлов и сплавов
2.1.1. Факторы, влияющие на склонность металлов к окислению
2.1.2. Эффект влияния предварительной термической и пластической обработки на пассивацию металлов
2 Изменение плотности металла при термической и пластической обработке
2.1.4. Роль структуры и свойств поверхностных слоев в коррозионноусталостном разрушении металлов
2.2. Сравнительная оценка циклической долговечности деформированных конструкционных материалов в коррозионной среде и на воздухе Выводы
Глава 3. Материалы, методика, оборудование эксперимента
3.1. Материалы и режимы технологической обработки
3.1.1. Химический состав и микроструктура
3.1.2. Образцы и технология их изготовления
3.1.3. Микроструктура, шероховатость, микротвердость и остаточные напряжения образцов
3.2. Испытание материалов при статическом нагружении
. Испытание материалов при циклическом нагружении
3.3.1. Двухпозиционная установка для испытания плоских образцов
на консольный изгиб
.2. Коррозионноусталостные испытания цилиндрических образцов
3.3.3. Определение величины приложенного напряжения
3.3.4. Оценка точности определения напряжений
3.3 5. Фрактографические исследования изломов образцов
3.3.6. Определение скорости роста трещин и построение кинетических диаграмм усталостного разрушения КДУР
3.3.7. Построение кривых изменения текущего прогиба
3.4. Математическое планирование экспериментов
3.5. Статистическая обработка результатов испытаний
Глава 4. Основные закономерности влияния термической, механотермической и пластической обработки на эксплуатационную долговечность материалов
4.1. Изменение механических свойств при статическом нагружении материалов после различных режимов технологической обработки
4.1.1. Цельные образцы
4.1.2. Сварные образцы.
Выводы
4.2. Влияние термической, МТО и пластической обработки на сопротивление коррозионной усталости металлических материалов и сварных соединений.
4.2.1. Термическая обработка
4.2.2. Механотермическая обработка
4.2.3. Объемное пластическое деформирование
4.2.3.1. Степень деформации
4.2.3.2. Скорость деформации
4.2.4. Поверхностное пластическое деформирование
4.2.5. Сварные соединения
. Изменение микроструктуры материалов в процессе циклического нагружения
4.3.1 .Медные сплавы
4.3.2. Алюминиевый сплав ВпчТ2
4.4. Изменение текущего прогиба образцов в процессе циклических испытаний
4.5. Фрактография усталостных образцов
4.5.1. Термически и пластически обработанные материалы
4.5.2. Эффект коррозии
Выводы
Глава 5. Разработка метода прогнозирования и повышения эксплуатационной долговечности материалов, деталей машин и механизмов
5.1. Кинетика усталостного разрушения металлических материалов после различной технологической обработки термической, пластической
5.1.1. Усталостное разрушение термообработанных материалов
5.1.2. Усталостное разрушение предварительно деформированных металлов и сплавов
5.1.3. Влияние коррозионной среды на процесс усталостного разрушения деформированных материалов
Выводы
5.2. Сопротивление коррозионноусталостному разрушению материалов с различной деформационной спсобностью при статическом нагружении
Выводы
5.3. Сопоставление эффекта объемной и поверхностной пластической обработки на сопротивление усталости металлов и сплавов на воздухе и
в коррозионной среде
Выводы
5.4. Практическое использование результатов исследования
Основные выводы
Список использованных источников


Внешний вызывается адсорбцией на внешней поверхности деформированного материала и внутри его на поверхностях развитых дефектов 2 Этот эффект в связи с облегчением выхода на поверхность дислокаций и их разрядки приводит к пластификации материала, снижению границы текучести и коэффициента упрочнения, увеличению числа пачек скольжения и уменьшению их размеров у монокристаллов. Внутренний эффект возникает при проникновении активных компонент внутрь материала и образовании из них облаков Коттрела, которые блокируют дислокации, тем самым охрупчивая материал. Этому содействует продвижение путем нерегулярной диффузии активных компонент среды к вершинам зарождающихся трещин, что вызывает разрыхление в этом месте решетки в связи с ее хемоактивацией под влиянием концентрации деформации в этом месте 2. Для слабых ПАВ 5. Влияние слабых ПАВ менее существенно, однако оно достигает значительной величины для высокопрочных сталей с мартенситной структурой 6, 6. Адсорбционный механизм влияния жидких сред является контролирующим прежде всего для случая коррозионного растрескивания под напряжением , 6, 7. ШХ с мартенситной структурой. Понижение прочности по адсорбционному механизму наблюдалось и другими исследователями при изучении малоцикловой усталости сталей 9, 0. Основные закономерности явления адсорбционного снижения циклической долговечности сталей адсорбционная усталость были исследованы и установлены Г. В.Карпенко 3, 1, 2. По его гипотезе адсорбционная усталость изменение сопротивления металла усталостному разрушению под влиянием адсорбирующихся поверхностноактивных компонентов среды на внешних или развитых внутренних поверхностных дефектах металла при действии циклических напряжений 2, 3. Чаще всего адсорбционная усталость наблюдается не в чистом виде, а предшествует другим, более сильным видам воздействия сред на сопротивление усталости коррозионному и др. По этому механизму появление и развитие трещины происходит изза , , 6 локального химического отличия зернограничной области электрохимического растворения сплава в ней, а в последствии и в вершине трещины, то есть, обусловлено структурной гетерогенностью материала и наличием в ней механических напряжений. В сплаве могут быть структурные составляющие, способствующие образованию гальванического элемента, то есть уже до наложения напряжений в структуре сплава существуют активные участки предварительно существующие активные участки 4. Выделения или сегрегации компонентов сплава могут действовать или в качестве анодов в локальном элементе, или в качестве эффективных катодов, которые могут вызывать локальное растворение непосредственно прилегающей к ним матрицы рис. Заключительный этап появления механизма анодного растворения имеет отношение к природе полос скольжения в матрице. Если в скольжении участвуют диффузионные процессы, то образуется много небольших ступеней скольжения и воздействие не так локализовано. Этот эффект используется при термообработке алюминиевых сплавов, когда применяется незначительное перестаривание 7 с целью повышения сопротивления коррозии под напряжением. Разновидностью механизма локального анодного растворения является субмикроскопический рост трещины в условиях поочередного образования и разрушения защитных пленок в вершине трещины 4, рис. Так при циклическом нагружении происходит генерирование активных участков за счет протекания пластической деформации материала в вершине трещины зачастую в каждом цикле нагружения, что обусловливает транскристаллитный характер разрушения. При этом интенсивность коррозионного субмикроскопического роста трещины по этому механизму зависит в значительной степени от времени репассивации ювенильной поверхности . На первой стадии по фронту трещины идет локальная селективная коррозия с образованием питтингов, а на второй происходит разрыв перемычек между ними. Существующие модели водородной интенсификации роста трещин описаны в ряде монографий и обзоров 3, 6, 1, 4, 4, однако, полностью механизмы водородного охрупчивания пока не установлены. Рис. Схема механизма, предусматривающая существование активных участков до наложения напряжений. Нг выделение водорода на катоде. Рис. Мс 6 линия сдвига 7 область растворения.