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.

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.

Исследовано влияние условий термопластической обработки и различных коррозионных сред испытания на склонность мартенситностареющих сталей к замедленному разрушению. Установлены оптимальные параметры обработки, обеспечивающие получение повышенного уровня конструктивной прочности исследованных сталей.

В интервале температур 293...773 К исследовано влияние газообразного водорода при давлении 35 МРа на механические свойства закаленных и деформированных образцов из сталей 07Х13Г20АН4 и 03Х13Н9Г19АМ2. Установлено, что водород вызывает деформационное мартенситное превращение стабильного на воздухе азотсодержащего аустенита. Формирование полигональной дислокационной субструктуры путем предварительной механической или термомеханической обработки значительно уменьшает склонность сталей к водородной деградации.

За низьких температур досліджено теплоємність, теплове розширення та електричний опір трьох аустенітних сталей: 03Х13АГ19 (ЧС36), 07Х13Г20АН4 (ЧС52) та 03Х13Н9Г19АМ2 (ЧС37). У сталях ЧС36 та ЧС52 температурні залежності усіх досліджених характеристик мають особливості, які, мабуть, зумовлені специфічним магнітним станом цих сталей за температур, нижчих за кімнатну.

Запропоновано статистичний підхід до моделювання крихкого (квазікрихкого) руйнування ферито-перлітних сталей, у межах якого розглянуто особливості утворення та втрати рівноваги зародкових тріщин у ферито-перлітній структурі. Показано, що наявність перлітних колоній у феритній матриці призводить до виникнення далекодійних полів розтягальних мікронапружень, створюваних дислокаційними ансамблями, які утворюються на межах феритних зерен і перлітних колоній. Дія цих напружень викликає зниження рівня крихкої міцності ферито-перлітних сталей порівняно з залізом, яке має феритні зерна того ж розміру. Наведено результати комп'ютерного моделювання впливу мікроструктури цих сталей на рівень їх крихкої міцності. Показано, що крім розміру феритного зерна і вмісту перлітної складової на рівень крихкої міцності суттєво впливає товщина цементитних пластин і ширина феритного проміжку в перліті. Отримано оптимальні співвідношення між параметрами мікроструктури та визначено максимально можливі для цього класу сталей рівні крихкої міцності.

Досліджено пружнопластичну текучість технологічно розповсюдженої перлітної сталі за умов малоциклового навантаження та підвищених температур. Запропоновано рівняння стану для визначення накопиченої деформації в залежності від числа циклів, властивостей матеріалу та параметрів навантаження.

Проведен анализ прочностных и трибологических свойств нанокристаллических слоев, формирующихся в аустенитных сплавах с разной стабильностью gamma-фазы при сухом трении скольжения. Показано, что минимальным коэффициентом трения характеризуются нанокристаллические структуры сплавов с epsilon-мартенситом деформации и с азотсодержащей gamma-фазой.

Ключ. слова: аустенитная и мартенситно-стареющие стали, стадии термического упрочнения, статическое и малоцикловое нагружение, структура пластической зоны у вершины трещины, прочность, пластичность и трещиностойкость
Індекс рубрикатора НБУВ: К222.106.223

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено розрахунково-експериментальне дослідження фізико-механічних характеристик структурно-неоднорідних зварних матеріалів. Для сталей аустенітного класу одержано розрахункові залежності розподілу полів пружно-пластичних деформацій у зварному з'єднанні з урахуванням анізотропії механічних характеристик і кінетики залишкових зварних напружень. Розглянуто функціональні залежності коефіцієнтів інтенсивності деформацій для поверхневих різноорієнтованих напівеліптичних тріщин у матеріалі за різних умов навантаження.

Зазначено, що ферито-перлітні сталі 10Х2М і 12Х1МФ, експлуатовані в пароводяному середовищі на різних котельнях та електростанціях Польщі й України тривалістю до 240 000 h, детально досліджено з метою оцінки їх чутливості до зумовленого воднем розшарування (блістерингу). Для обох сталей встановлено подібні закономірності впливу експлуатаційних умов на властивості матеріалів. Спостережено різке погіршення механічних властивостей сталей після 110 000 h експлуатації, яке супроводжувалось підвищенням вмісту залишкового водню та суттєвими змінами параметрів кристалічної гратки заліза, об'ємних часток та морфології перлітної фази. За результатами випробувань проникності водню відібрано параметри, які характеризують схильність сталей до блістерингу. Для обох сталей знайдено кореляцію між їх чутливістю до блістерингу та зміною мікроструктури під час експлуатації.

Досліджено акустичну емісію (AE) в аустенітних сталях 12Х18Н10Т і ОЗХ20Н16АГ після деформації плоских зразків розтягом за кімнатної температури. Активність AE суттєво змінювалась залежно від рівня структури, що формувалась різними термообробками (гартуванням, старінням). Максимум активності AE спостережено після витримки за температури 673 - 823 К, що можна пояснити міграцією вуглецю до границь зерен, а присутній в аустенітних сталях азот знижує активність AE. Ці дані свідчать про структурну чутливість методу AE, яким можна отримувати додаткову інформацію про кінетичні характеристики пластичної деформації.

Сопоставлены результаты исследований влияния водорода на характеристики кратковременной прочности и малоцикловой долговечности аустенитных нержавеющих сталей и дисперсионно-твердеющих сплавов. Показано, что аустенитная нержавеющая сталь 06Х20Н16Г6АФ с твердорастворным упрочнением и оптимальным содержанием никеля, марганца и азота обладает высокими механическими характеристиками и наименее склонна к водородной деградации.

На прикладі аустенітної сталі 20Х23Н18 показано можливість підвищення пластичності за температур гарячої деформації важкодеформівної сталі за допомогою методу мікролегування комплексом елементів - бором, РЗМ, ванадієм та титаном.

Исследовано литые двуфазные стали в наиболее распространенных в промышленности и природе агрессивных средах: хлоридных, щелочных и сероводородных. В отличие от аустенитных литые двуфазные стали - перспективный конструкционный материал для работы в горячих концентрированных щелочных средах и хлоридных растворах низкой концентрации. При возможном повышении концентрации хлоридов рабочие напряжения могут определяться за пороговыми значениями. Литые двуфазные стали непригодны для использования в наводороживащих средах.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.106.2

Рубрики:

Механічні властивості сталей різних структурних класів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.062 + К222.106.2

Рубрики:

Механічні властивості заліза та його сплавів

Механічні властивості сталей різних структурних класів

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены данные прогнозирования длительной прочности и пластичности аустенитных материалов в исходном и облучаемом состоянии с различной интенсивностью потока нейтронов на основе описанной ранее физико-механической модели. Результаты расчета сопоставлены с известными экспериментальными данными.

Розвинено підхід до формування (згідно з запропонованими режимами термічної обробки) структури та фазового складу сталі мартенситного класу, які забезпечують підвищення її пластичності у високоміцному стані. Експериментально встановлено кореляційний зв'язок показників стабільності опору руйнуванню з пластичністю матеріалу при лінійному та плоскому напружених станах. Проаналізовано характер зменшення інтервалу розсіяння границі міцності зі збільшенням рівня пластичності. На прикладі кругової циліндричної оболонки показано можливість прогнозування межі руйнуючих напружень за нижнім значенням інтервалу розсіяння границі міцності.

Досліджено вплив текстури на поширення коротких тріщин на основі еволюції сукупності мікротріщин в аустенітній нержавній сталі (316L) під час симетричного стиску-розтягу. Встановлено, що зародження тріщин концентрується на межах зерен і суттєво залежить від мезотекстури. Під час втомного руйнування переважає транскристалітне поширення найбільшої мікротріщини, на яку впливає, в основному, глобальна текстура. Обговорено два підходи прогнозування впливу текстури на втомну довговічність. За концепцією еквівалентної тріщини це можна оцінювати залежно від розміру найбільшої тріщини. На відміну від цього критерій Журкова розглядає стан пошкодження, який характеризується сукупністю мікротріщин.