Оценка неоднородности вязкости конструкционных сталей по измерению строения изломов средствами различной размерности

• Автор: Арсенкин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Введение.

Аналитический обзор литературы.

Классификация видов разрушения сталей

Хрупкое разрушение.

Вязкое разрушение. Модели вязкого разрушения.

Вязкое зернограничное разрушение. Камневидный излом

Влияние различных факторов на образование камневидного излома

Влияние деформации, температурных режимов обработки и скорости

охлаждения.

Влияние неметаллических включений

Влияние структуры и химического состава стали

Методы исследования процессов разрушения сталей
Методы, основанные на механических испытаниях косвенные методы
Фрактография.
Классификация фрактографических методов
Качественная фрактография
Количественная фрактография
Применение фрактального анализа для исследования изломов.
Выводы по литературному обзору
Постановка задач исследования
Материал и методика исследования
Материал.
Анализ структуры.
Фрактографический анализ.
Измерение фрактальной размерности поверхности разрушения.
2.5 Измерение критического раскрытия трещины по методу сопоставления
ответных половинок излома
3 Результаты и их обсуждение
3.1 Макро и микростру ктура сталей.
3.2 Исследование морфологии поверхности изломов конструкционных сталей
средствами различной размерности.
3.3 Анализ микрорельефа поверхности камневидной фасетки
3.4 Измерение раскрыгия трещины методом стыковки ответных половинок
излома.
3.5 Определение фрактальной размерности.
Выводы.
Список цитируемых литературных источников.
Публикации по диссертационной работе
Введение


Это принципиально важно и при оптимизации технологии производства для повышения качества уже существующих материалов. Практически все конструкционные материалы неоднородны в зависимости от масштаба измерения по структуре, химическому составу. В связи с этим необходимо знать степень влияния неоднородности на сопротивление разрушению материала. Как известно, одним из основных методов исследования разрушения конструкционных материалов является фрактотрафия. Однако пока качественная фрактография используется чаще. Это связано с трудоемкостью, а иногда н с невозможностью измерения параметров геометрии излома, особенно 7. Бесконтактная профиломстрия позволила производить измерения мезорельефа излома, а рост вычислительных мощностей с помощью специальных компьютерных программ получить ЗЭизображение микрорельефа излома. Для реконструкции трехмерной картины излома обычно применяется синтез ЗЭкартины из нескольких изображений техника стереофотограмметрии, полученных в сканирующем электронном микроскопе СЭМ. Это позволяет получить более полные знания о механизмах разрушения конструкционных материалов. Однако отсутствие системных исследований в данном направлении затрудняет понимание механизмов разрушения разнообразных структур, оценку степени их опасности и, как следствие, разработку новых материалов и технологий их получения. Классификация видов разрушения до сих пор представляется достаточно сложной задачей в силу трудности определения этого процесса 1. Существуют различные точки зрения на процесс разрушения. Например, в 2 разрушение определено как процесс разделения тела на части под действием различных химических и физикомеханических воздействий, в 3 разрушение рассматривается на уровне межатомных связей. Рассмотрим общие примеры классификации видов разрушения. В основу классификации закладывается некоторый параметр, изменение которого позволяет выделить тот или иной характер разрушения табл. Таблица 1. В 1 в качестве параметра классификации выбраны кристаллографические признаки разрушения скол поверхность разрушения совпадает с плоскостью скола, разрушение срезом, проходящее но плоскости сдвига, и интеркристаллитное разрушение, развивающееся по границам зерен. Преимуществом такой классификации является то, что она позволяет перейти к анализу микромеханизмов разрушения, а также связывает мнкроструктурные и макроскопические проявления процесса разрушения 5. К недостаткам можно отнести тот факт, что в каждом изломе часто присутствуют признаки всех трех видов разрушения, отмеченные в 1. Другим недостатком данной классификации является то, что учитываются не вес параметры поверхности излома . В 6 основным критерием классификации была выбрана энергия активации процессов, контролирующих скорость разрушения. Однако, как указано в 5 классификация учитывает виды разрушения, развивающиеся в условиях действия термоактивируемых процессов и потому неприменима к анализу разрушений атсрмического типа, которые имеют место в области низких температур и высокоскоростных нагружений 7, 8,9. При этом в рассматриваемой классификации невелика роль фрактографических исследований. В соответствии с первым признаком можно различить хрупкое, квазихрупкое и вязкое разрушения, а по второму признаку внутрикристаллитиое и межкристаллитное разрушения. Гриффитса Орована, в которой учитывается удельная работа разрушения О. Уг удельная энергия межзеренной границы. Так, для хрупкого транскристаллитиого вида разрушения СС 2у0 2, для квазихруикого транскристаллитиого разрушения СС ф 2уо 2уп 2ус 3, а для хрупкого зернограничного разрушения фуо 4, что позволяет рассмотреть аддитивный вклад в удельную работу разрушения различных участков излома. Преимуществом предложенной классификации является то, что она учитывает данные фрактографии. Вместе с тем, получаемые таким образом оценки эффективной поверхностной энергии, несмотря на большую трудоемкость измерений, носят качественный характер. Кроме того, ввиду сложности строения изломов конструкционных материалов с помощью предложенной классификации затруднительно дать общую оценку вида разрушения отдельных фрагментов излома .