автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Оценка неоднородности вязкости конструкционных сталей по измерению строения изломов средствами различной размерности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»"

ОЦЕНКА НЕОДНОРОДНОСТИ ВЯЗКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПО ИЗМЕРЕНИЮ СТРОЕНИЯ ИЗЛОМОВ СРЕДСТВАМИ РАЗЛИЧНОЙ РАЗМЕРНОСТИ

Специальность 05.16.01 - металловедение и термическая обработка металлов

На правах рукописи

АРСЕНКИН АЛЕКСАНДР МИХАИЛОВИЧ

з ДЕН 2009

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва, 2009

003487033

Работа выполнена на кафедре металловедения и физики прочности

НИТУ «МИСиС»

Научный руководитель:

Профессор, д.т.н. Кудря A.B.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Горицкий В.М. (ЗАО "ЦНИИПСК" им. Мельникова)

Кандидат технических наук Маркелов В.А. (ВНИИНМ им. A.A. Бочвара)

Ведущая организация:

Институт металловедения и физики металлов им. Г.В. Курдюмова Государственного научного центра РФ ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина

Защита диссертации состоится «17» декабря 2009 года в 15 30 на заседании Диссертационного совета № 212.132.08 при НИТУ «МИСиС». 119049, Москва, Ленинский проспект, д.4, ауд. Б-436

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИТУ «МИСиС» Автореферат разослан «16» ноября 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

проф., д.ф.-м.н.

С.И. Мухин

Введение

В связи с развитием техники и повышением уровня интенсивности её эксплуатации по-прежнему актуальна проблема создания материалов обладающих высокой прочностью и вязкостью. Исследование механизмов разрушения конструкционных материалов и факторов, определяющих его развитие, является ключевой задачей при разработке новых материалов и технологий их получения. 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 фрактография. Однако пока качественная фрактография используется чаще. Это связано с трудоемкостью, а иногда и с невозможностью измерения параметров геометрии излома, особенно г-координат рельефа (на всех масштабных уровнях).

Бесконтактная профилометрия позволила производить измерения мезорельефа излома, а рост вычислительных мощностей (с помощью специальных компьютерных программ) - получить ЗБ-изображение микрорельефа излома.

Для реконструкции трехмерной картины излома обычно применяется синтез ЗО-картины из нескольких 2В-изображений (стереофотограмметрия), 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.

Цель исследования

- Оценить границы применимости двумерных и трехмерных (20 и ЗЦ) изображений излома для описания микрорельефа вязкого разрушения, эффективность используемых информативных параметров.

Изучить механизм разрушения конструкционных сталей по зернограничным кластерам неметаллических включений.

Научная новизна

- Установлены ограничения средств различной размерности для измерения геометрии вязких изломов.

- На основе прямых, массовых измерений морфологии ямок вязкого излома обнаружено нарушение принципа геометрического подобия их формы с увеличением масштабов ямок.

- Обоснованы условия получения воспроизводимых значений фрактальной размерности. Из измерения профилей изломов различной природы с шагом от 0,46 до 58,9 мкм для оценки значений фрактальной размерности установлено, что они с достоверностью 0,99 значимо не отличаются от размерности гладкой поверхности.

- На основе сопоставления ЗБ-изображений микрорельефа вязкой межзеренной фасетки камневидного излома и масштаба пластической невязки ответных его половин реконструирован сценарий разрушения по кластерам зернограничных частиц - от центра кластера к его периферии с последовательным увеличением степени участия пластической деформации в разрушении и оценен уровень энергоёмкости для зернограничных кластеров включений различной морфологии.

Практическая ценность

Развитая методика измерения 3D - микрогеометрии рельефа вязких изломов использована при оценке неоднородности вязкости конструкционных сталей, для диагностики разрушения при эксплуатации деталей и конструкций.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований были доложены на научной сессии МИФИ. Москва. 2005 г.; на II, III и IV Евразийской конференции "Прочность неоднородных структур". Москва. 2004, 2006, 2008 гг.; на II, III и IV конференции молодых специалистов. Москва. ИМЕТ РАН. 2005, 2006, 2007 гг.; на 47-й и 48-й Международной конференции "Актуальные проблемы прочности". Н.Новгород. 2008 г. и Тольятга.2009 г.; на IV -международной школе «Физическое материаловедение». Тольятга.2009 г.

Структура и объем диссертации

Материал диссертации изложен на 109 стр., содержит 60 рисунков, 5 таблиц, библиография 83 названия.

Краткое содержание диссертации

1. Аналитический обзор литературы

Проанализированы различные подходы к способу классификации видов разрушения, приведены примеры классификации разрушения по различным признакам. Подробно рассмотрены вязкое и хрупкое разрушение с учетом их микромеханизмов. Значительная часть литературного обзора посвящена вязкому зернограничному разрушению (камневидный излом), обсуждены причины, ведущие к его появлению в конструкционных сталях.

Сопоставлены методы исследования разрушения, особое внимание уделено фрактографическим методам в связи с тем, что вследствие быстроты

5

процесса разрушения его конечный результат - излом является во многих случаях единственным источником информации о механизмах разрушения.

2. Материал и методика исследования

2.1 Материал

В качестве объекта исследования были использованы изломы ударных образцов Менаже сталей 16Г2АФ, 40Х2Н2МА и 38ХНЭМФА-Ш и Шарпи -15Х2НМФА, стандартного (ГОСТ 4543) состава (определенного на спектрометре тлеющего разряда 8А-2000 фирмы ЬЕСО) (табл.1), полученные по принятой технологии (табл.2) и испытанные при комнатной температуре (ГОСТ 9454) на маятниковом копре ИоеИ АпЫег 11КР-450.

Таблица 1. Химический состав исследованных сталей

%, масс. С в! Мп N1 Р в Си Сг V Мо

16Г2АФ 0,17 0,40 1,50 0,10 0,015 0,010 0,10 0,20 0,09 -

15Х2НМФА 0,17 0,29 0,47 1,34 0,009 0,014 0,05 2,24 0,09 0,51

40Х2Н2МА 0,38 0,26 0,46 1,73 0,012 0,003 0,02 1,48 - 0,24

38ХНЭМФА -Ш 0,37 0,31 0,25 3,00 0,011 0,002 0,11 1,20 0,12 0,44

Таблица 2. Режимы обработки исследуемых сталей

Марка стали Сортамент Режим термической обработки

16Г2АФ лист Тзак =890-910°С, Тотп=640"С

15Х2НМФА поковка Т=920"С, вода+620" С, 25ч.+ 650° С, 20 ч.

Марка стали Сортамент Режим термической обработки

40Х2Н2МА сорт Тзак=850 "С; Тотп=570 °С, 1 ч.

38ХНЭМФА-Ш поковка Тзак=850-870°С,и отпуск при 520°С, 3,5 ч.+540°С, 6ч.

2.2 Анализ структуры

Макроструктуру сталей и зёрна аустенита выявляли с помощью глубокого и обычного травления в 50 % р-ре HCl и в теплом пересыщенном водном растворе пикриновой кислоты с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ) (моющее средство "FAIRY") соответственно, микроструктуру - в 3%-спиртовом растворе азотной кислоты.

Размер зерна аустенита определяли на оптическом микроскопе OLYMPUS РМЕ-3 при увеличении xlOO методом хорд по 250-300 измерениям с использованием программы анализа изображения Image Expert Pro 3.

2.3 Фрактографический анализ

Анализ изломов на дне макрохрупкого квадрата ударных образцов, проводился с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) HITACHI S-800 при увеличениях х200 - х2000. Изображения были получены в цифровом виде с разрешением 1024x894 пикселей при помощи программного модуля INCA, поставляемого в комплекте с энергодисперсионным микроанализатором INCA x-act. Исследуемые изломы были вязкими, хрупкими и смешанными, для стали 38ХНЗМФА-Ш наблюдали смешанный излом, где было от 50 до 80% камневидной составляющей (на фоне вязкого излома).

ЗБ-геометрию изломов реконструировали из стереопар, полученных в СЭМ методом наклона образца на угол 6°, реализованном в программном продукте PHOTOMOD Lite.

Выбор угла конвергенции был обусловлен тем, что при малых углах (5° - 15°) не происходит экранирования одних элементов излома другими [1]. Получение, составляющих стереопару, проводилась при следующих параметрах СЭМ, которые поддерживались постоянными: ускоряющее напряжение 20 кВ, рабочее расстояние 15 мм. Не допускалась расфокусировка изображений и контролировалась их однородность по контрастности и яркости [2]. Величина фокусного расстояния при съёмке в СЭМ определялась как произведение увеличения и рабочего расстояния [3].

При реконструкции трехмерных изображений по стереопарам микроскопических объектов для получения абсолютных значений геометрических параметров объектов по z-координате использовали тест -объект (предмет с известными геометрическими параметрами). В качестве тест - объекта применялись гранулы порошка интерметаллида NiAL размером 10-25 мкм и естественные тест - объекты - включения сульфидов глобулярной формы размером 5-7 мкм, расположенные в ямках вязкого излома.

Предварительно была проведена проверка правильности реконструкции стереоизображений с тест - объектом. Для этой цели тест -объект (металлические гранулы размером около 200 мкм) был помещен на шлиф с нанесенными отпечатками индентора при измерении микротвердости, глубина которых была рассчитана из прямоугольного треугольника с известным углом при вершине (половина угла при вершине индентора - алмазной четырехгранной пирамиды) и катетом (половина длины диагонали). Съемка стереопары отпечатков с тест - объектом проводилась при параметрах съемки, указанных выше.

Было получено, что отклонение глубины отпечатка, полученного из ЗБ-изображения, от расчётной длины составляло не более чем 20%. Такая погрешность может быть связана с особенностями геометрии тест - объекта.

В стали З8ХНЗМФА-Ш была изучена поверхность вязкого излома площадью более 3 мм2 и исследовано 10 зернограничных фасеток, размеры которЬк варьировались в диапазоне 300-1000 мкм, общей площадью более 4 мм2 (в масштабе образца).

С целью декорирования переднего фронта трещины ударный образец был частично разрушен на маятниковом копре МК-30 при комнатной температуре испытания и угле подъема маятника 15°. Далее образец был охлаждён в жидком азоте и окончательно разрушен (по хрупкому механизму) на копре при угле подъема маятника 150°.

2.4 Измерение фрактальной размерности поверхности разрушения

В работе была оценена информативность фрактальной размерности поверхности изломов для ранжировки вязкого, хрупкого, камневидного и смешанного изломов. Фрактальную размерность (ФР), определяли по методу вертикальных сечений [4]. При этом ФР поверхности принималась равной D+1, где D - фрактальная размерность профиля.

ФР профиля измерялась по методу Ричардсона как тангенс угла наклона линейной зависимости ln(L) = f (1п(е)), где L и е - длина профиля и шаг измерения, соответственно. Шаг измерения варьировался в пределах от 0,46 до 58,9 мкм.

2.5 Измерение критического раскрытия трещины по методу сопоставления ответных половинок излома

Для реконструкции сценария разрушения стали, в структуре которой присутствуют зернограничные скопления неметаллических включений (НВ), был применен метод стыковки двух ответных половинок излома (рис. 1).

Графическое построение профилей и их совмещение проводилось в программе Origin Pro.

Место определения -у^ крт

чоо teca i too teeo tea а ?ово nao X, mkm

Рис. 1. Схема стыковки профилей ответных половинок излома с целью определения пластической невязки

Было оценено локальное раскрытие трещины на зернограничных фасетках и дефектах их строения (плена, плотное скопление и кратерообразное скопление субмикронных и микронных включений).

3. Результаты и их обсуждение

3.1 Макро- и микроструктура сталей

Глубокое травление стали 38ХНЗМФА-Ш выявило дендритную структуру, обусловленную ликвацией. Ветви дендритов были равноосными. Различалась микротвердость областей дендрита: 438 ± 10 HV в оси дендрита и 491± 16 HV в межосевых участках. Размер зерна аустенита составил более 15-20 мкм.

Микроструктура стали 40Х2Н2МА представляла собой сорбит отпуска, средний размер зерна аустенита - около 14 мкм.

Сталь 15Х2НМФА отличалась более грубым строением макро- и микроструктуры (грубые дендриты) и большим (и неоднородным) размером зерна аустенита от 30 до 70 мкм.

В стали 16Г2АФ были обнаружены [5] дальние последствия ликвации - ориентация неметаллических включений (по серному отпечатку) вдоль направления прокатки и феррито-перлитная полосчатость в микроструктуре.

3.2 Исследование морфологии поверхности изломов конструкционных сталей средствами различной размерности

Можно выделить два основных методических подхода при измерении геометрии изломов на изображениях, снятых в СЭМ: экспресс-определение параметров геометрии на плоском (2В) кадре и на ЗБ-картине, полученной из нескольких 2Б-кадров (стереофотограмметрия) [6]. В первом случае при простоте измерений, есть проблемы выделения и оконтуривания информативных элементов излома. Плоское изображение не учитывает наличие развитого, пилообразного мезорельефа поверхности разрушения, характерного для многих механизмов разрушения. Поэтому результаты линейных измерений элементов строения излома будут фактически соответствовать размеру проекций в плоскости кадра (рис.2). Чтобы получить истинный размер элемента излома необходимо знать угол наклона мезоступени, где он расположен (по отношению к плоскости кадра).

Применение 2Б - кадра возможно для проведения сравнительных измерений элементов геометрии строения при сходной мезогеометрии рельефа. Если же мезоповерхности изломов сильно различаются, то перспективно использование техники стереофотограмметрии.

Рис. 2. Влияние угла наклона мезоступени пилообразного

излома на результаты измерения диаметра ямки вязкого излома на плоском кадре

Проведенные систематические наблюдения поверхности изломов, в частности, показали, что поверхность разрушения ударного образца из стали 16Г2АФ состояла из мелких и крупных (размером 20 - 25 мкм) ямок и расслоев, присутствие которых связано с наличием в структуре стали феррито - перлитной полосчатости и нитевидных сульфидов марганца.

Вязкий излом стали Э8ХНЗМФА-Ш имел мелкоямочное строение с размером ямок не более 7 мкм, на их дне которых наблюдались сульфиды марганца. Поверхность излома стали 40Х2Н2МА состояла из множества мелких ямок размером 1-8 мкм. На дне ямок в изломе были обнаружены неметаллические включения А120з и Мп8.

Вязкий излом стали 15Х2НМФА отличался от изломов других сталей и представлял собой сочетание крупных ямок размером до 20-25 мкм в окружении мелких (1-5 мкм). Определяющее влияние на формирование такого излома оказывают общая загрязненность НВ, а также их случайное расположение в материале с достаточно большим межчастичным расстоянием (и отсутствием скоплений). Некоторые перемычки между крупными ямками дорывались по механизму образования и слияния мелких пор, о чем свидетельствует наличие микронных и субмикронных ямок на её поверхности, т.е. имела место неустойчивость течения микрообъемов металла между соседними порами.

Измерение диаметров ямок на исследованных поверхностях разрушения для всех марок сталей показало, что их распределение носит асимметричный характер и удовлетворительно аппроксимируется экспоненциальной функцией, что совпадает с формой распределения НВ (рис. 3). Зависимость диаметра ямки от диаметра включения для всех исследуемых сталей носила линейный характер, что также показано в [7].

100

90

ео

Рис.3. Распределение ямок вязкого излома по размерам

№2 - 0 09425

УО -3.76002 * 3.73472 А1 еэ 53*4 1 5.28661 11 1254693 1 2.15907

(сталь 15Х2НМФА) и его аппроксимирующая функция

10 о

о 10 20 30 40 50 Размер ямок, мкм

Показано, что глубина ямок прямо пропорциональна их диаметру. Для стали с большей вязкостью (вар.1) глубина ямок больше, чем в сходных по размерам ямках изломов сталей с меньшей вязкостью (вар.2,3,4) (рис. 4).

1 • 15Х2НМФА КСУ - 2,50 МДж/м'

2 - 38ХШМФА КСи " 0,88 МДж/м' а3 -40Х2Н2МА КСи ■ 1,20 МДж/м1

' 4 -16Г2А» КСи и- 0,60 МДж/м'

И

0 10 20 30 40 Диаметр ямки, мкм

Рис. 4. Связь диаметра и глубины ямок вязких изломов исследуемых сталей

Для всех изломов исследованных сталей была реконструирована форма ямки. Показано, что ямки всех изломов имели параболическую форму, которая функционально описывалась выражением у = ах2+бх+с, где коэффициент «а» принимал значения, как правило, < 1. При этом с увеличением размера ямки значение коэффициента «а» уменьшалось.

Двумерные профили микрорельефа изломов сталей имели пилообразную форму (последовательное сочетание выступов и впадин). Каждый гребень профиля состоял из групп ямок различных размеров.

3.3 Анализ микрорельефа поверхности камневидной фасетки В камневидном изломе вязкая межзеренная фасетка представляла собой искривленную или наклонную поверхность с диапазоном углов наклона от 15 до 60°. Для исследования отбирались фасетки с углом наклона не более 35°, чтобы избежать экранирования одних элементов излома другими. В связи с искривленностью фасетки, для дальнейшего изучения микрорельефа находили её линию тренда, которую далее вычитали. Таким образом, выделялся пилообразный профиль поверхности фасетки камневидного излома.

Очевидно, такая форма поверхности зернограничной фасетки отражает эволюцию границ зерен аустенита в процессе высокотемпературного нагрева под ковку. Металлографические исследования подтвердили, что в микроструктуре стали после выдержки при 1150°С в течение 7 часов, закалки в масло и последующего травления (теплый насыщенный водный раствор пикриновой кислоты + ПАВ) наблюдается кривизна границ зерна аустенита. Измерения показали, что кривизна границ зерен к на шлифе соотносится с кривизной поверхности фасеток К как <К> = (1,1 ± 0,3)*<к>.

Таким образом, кривизна камневидных фасеток в основном обусловлена выпадением частиц по искривленным границам зерна аустенита при охлаждении с "ковочных" температур.

Исследование микрорельефа поверхности камневидной фасетки показало, что она состоит из ямок размером 3,2 ± 0,8 мкм, образованных неметаллическими включениями средним размером 1,1 ± 0,4 мкм. Рентгеновский микроанализ, проведенный на СЭМ HITACHI S-800 (микроанализатором INCA-X-act) выявил их природу - сульфиды MnS. Для сравнения, средний размер включений и ямок в классическом вязком изломе той же стали составил 1,8 ± 1,1 мкм и 5,7 ± 1,9 мкм, соответственно.

Очевидно, такое различие в размерах ямок связано с разным межчастичным расстоянием в стали. Среднее расстояние между частицами составляет 3,1 ± 0,6 мкм на поверхности камневидного излома, что почти в 2 раза (5,5 ± 0,9 мкм) меньше этого параметра для классического вязкого излома. Плотность НВ в кластерах составляет 109-10п шт/см2, что на 5 порядков выше плотности частиц, наблюдаемых в обычном вязком изломе.

Микропластическая деформация (БЯмки /Онв). реализуемая при росте пор вокруг НВ на зернограничной фасетке, составила 2,9 ± 0,7, по данным для вязкого излома эта величина составляет 3,2 ± 1,1, она прямо пропорциональна расстоянию между частицами.

Расстояния между центрами ямок (частицами) были получены следующим образом: от некоторой ямки в центральной части скопления

14

последовательно измерялись в радиальном направлении (к периферии фасетки) расстояния до ближайших "соседей" ямок (рис.5а). Построенная гистограмма (рис. 56) дала не только шаг ямок (расстояние между пиками), но и выявила закономерный (периодический) характер их размещения в направлении «центр - периферия».

ю 15 30 25 30 35 Расстояние между НВ, мш

а) б)

Рис. 5. Схема определения расстояния между центрами ямок (а) и гистограмма распределения их значений (б)

Пилообразная форма рельефа поверхности камневидной фасетки -результат слияния групп ямок (т. е. образование своего рода мезоперемычек между группами ямок) (рис. 6).

'ЩР

■ > Г.4ЦГ-

и,

/IV1

№

28 33 А«

Длима, «ад

а) б)

Рис.6. Поверхность камневидной фасетки (а) и профиль в её сечении (б)

Наблюдаемые [7] при малых увеличениях гребни, не что иное, как ступеньки перехода от одной группы ямок к другой с расстоянием между гребнями 10-25 мкм.

В центральной части фасетки ямки более равноосные, чем на краях, где их вытянутость увеличивается. Прямые измерения геометрии ямок

15

подтвердили это: анизотропия ямок варьировалась от ~1 в центральной части фасетки до 2,5 на её периферии. Это признак зарождения микротрещины в центральной части зернограничного кластера частиц и последующего её скачкообразного распространения к его границам.

Необходимо также отметить изменение формы ямки в зависимости от ориентации поверхности фасетки: обычно ямка имеет искаженную вытянутую форму в направлении наклона фасетки. В перпендикулярном направлении вытянутость ямки отсутствует (рис. 7).

а) б)

Рис. 7. Типичные профили ямок камневидного излома параллельно (а) и перпендикулярно (б) направлению развития макротрещины

Профили ямок камневидного и вязкого излома (рис.8а) удовлетворительно аппроксимировались параболическим уравнением (в пакете Origin Pro 8.0) с коэффициентом корреляции 0,7-0,9. Величина коэффициента при квадратичном члене в уравнении параболы возрастала с уменьшением размера ямки (рис. 86). Видимо при малом межчастичном расстоянии на поверхности камневидной фасетки, рост поры в направлениях «х-у» ограничен, при этом существует запас для роста поры в z-направлении.

2

I 12 i 1.0

{

i

i

22.0 21.2 22.4 22.6 Длина профиля, МКМ

2 Э 4 5 6 7 В В 10 11 12 1

Диаметр ямки, мкм

Рис. 8. Вертикальное сечение ямки камневидного излома поперечником 0,7 мкм (а) и зависимость формы ямки от её размера (б)

а)

б)

Для того, чтобы выяснить причины отсутствия различий в ударной вязкости стали, в тех случаях, когда разрушение приводит к появлению камневидного и вязкого изломов, был сопоставлен их рельеф - по измерениям перепадов высот профилей (ГОСТ 2789). В результате было установлено, что для камневидного излома характерна относительная однородность рельефа. Основное отличие профиля вязкого излома - это наличие мезосоставляющей, т.е. микрорельеф вязкого излома «существует» на фоне более грубого рельефа. Без учета мезосоставляющей перепады высот микропрофиля вязкого излома сопоставимы с профилем камневидного излома. Отношение перепадов высот микропрофилей двух изломов Аки / Ави составляет 0,6-0,9.

Для выявления вклада пластической деформации при распространении магистральной трещины в материале, содержащем кластеры частиц, был проведен сравнительный анализ формы фронта классической вязкой и вязкой межзеренной трещин. В результате панорамной съемки «внахлест» кадров поверхности излома, захватывающих границу двух механизмов разрушения и располагающихся перпендикулярно направлению распространения трещины, была выявлена форма фронта магистральной трещины.

Было показано, что фронт трещины стали с зернограничными скоплениями НВ, имеет волнообразную полуэллиптическую форму. Это признак участия пластической деформации в процессе развития трещины.

В вязком изломе ударного образца стали 40Х2Н2МА (в деформированном состоянии) трещина также растёт "языком", но передний фронт имеет гладкую форму.

3.4 Измерение раскрытия трещины методом стыковки ответных половинок излома

Как известно [1], на основе сопоставления двух ответных половинок излома можно воссоздать историю распространения трещины, а по величине пластической невязки оценить раскрытие трещины. В работе определили

17

пластическую невязку, образующуюся при вскрытии по зернограничным кластерам частиц, и оценили степень энергоёмкости разрушения различных неоднородностей структуры. Измерение невязки были проведено на 10 камневидных фасетках. Для каждой фасетки были построены цифровые модели ее поверхности на двух ответных половинках, откуда "извлекали" двумерные профили (в месте наибольшей невязки) для их совмещения. Всего на каждой фасетке проводилось два профиля параллельно и перпендикулярно распространению магистральной трещины. Нахождение реперных точек производилось визуально по изображениям ответных половинок изломов.

Профили хорошо совмещались в точке вершины тройного стыка и расходились к основанию (рис. 9). Таким образом, была измерена пластическая невязка из-за распространения трещины.

Средняя величина раскрытия трещины у основания "камня" составила 60-100 мкм. Значения пластической невязки в области камневидной фасетки и сходного участка вязкого излома были сопоставимы.

На поверхности камневидной фасетки были ямки размером около 1-3 мкм. Такие же по размеру ямки присутствуют и на поверхности вязкого излома. Значения пластической невязки ямок совпали.

Камневидные фасетки были неоднородны по своему строению и содержали более плотные скопления ямок (НВ), кратерообразные скопления ямок (НВ) и плены (рис. 10). Не исключено, что такие дефекты могут разрушаться иначе по отношению к остальной части фасетки.

еоо

о-

Рис. 9. Состыкованные профили участка камневидного излома

200 400 600 600 1000 1200 Длина, мкм

а) б) в)

Рис. 10 - Характерные неоднородности строения камневидной фасетки: кратеры (а), плены (б), плотные скопления (в)

Для реконструкции развития трещины по таким неоднородностям структуры в изломе была применена методика стыковки двух ответных половинок изломов. Эта величина для плотных скоплений составила в среднем более 6 мкм, в области плен -4,6 ... 11,9 мкм.

Однако абсолютные значения раскрытия не позволяют корректно сравнить данные особенности по энергоёмкости разрушения, поэтому в качестве сравнительной характеристики использовалось отношение пластической невязки к среднему размеру (хорде) V элемента строения излома. В результате было получено, что величина V для плен равно 0,24, для плотных скоплений - 0,21, для кратеров - 0,56. Для сравнения было получено V для ямки, которое составило 0,63 мкм.

Таким образом, по энергоёмкости разрушения дефекты можно расположить в следующий ряд: скопления, плены, кратеры. С ростом масштаба неоднородности степень его опасности возрастает.

3.5 Определение фрактальной размерности

В работе были оценены значения ФР камневидного, хрупкого, вязкого и смешанного (20% хрупкой, 5% камневидной, 75% вязкой составляющей) изломов.

Обычно при измерении мезорельефа шаг измерения варьируется в

диапазоне менее двух порядков [4,8]. Это приводит к увеличению ошибки

19

определения ФР. Очевидно, что для полной оценки явления диапазон измерений должен включать в себя все элементы строения излома (без опасений потери существенной информации).

В этой связи, профили были получены из стереоизображений, сложенных в ленточную панораму длиной 7 мм и шириной 340 мкм, снятой в СЭМ при увеличении хЗОО. На каждом изломе было снято 5 панорам, находящихся на расстоянии 680 мкм друг от друга, на которых реконструировано по 5 профилей, отстоявших друг от друга на расстоянии 50-80 мкм. Для каждой поверхности излома было реконструировано по 25 профилей длиной 5-7 мм, исследованы зависимости ФР от количества профилей, длины профиля и шага измерения для различных видов поверхности разрушения

Показано, что для достоверного (воспроизводимого) определения ФР необходимо не менее 10 профилей длиной более 4 мм (рис.11а,б). ФР поверхности разрушения, практически не отличалась для различных видов излома (рис. 11 в). При этом значение ФР зависело от исходного шага дискретизации профиля.

Маловероятно, что дополнительный положительный эффект даст дальнейшее уменьшение шага измерения ниже наблюдаемых на практике элементарных актов разрушения (ямка, фасетка), при исходно имеющемся ограничении шага сверху габаритами стандартного образца.

' i5 Ш i

О 5 10 15 20 25 30

Количество профилей

а)

1,110

it с

о

X

ф 1,105

а

8 о.

в 1,100

I))

0 1 2 Э Л S Б 7

Длина профиля, мм

б)

Н-| 12- | 10- г— —1

0808- ___

04- ]

02-

оо+1—,—и—,—и—,—и—|—и

КИ Смешанный Вязкий Хрупкий

Вид излома

в)

Рис. 11. Зависимость ФР от количества профилей (а), длины профиля (б) и сравнение величины ФР для различных поверхностей разрушения (в)

Таким образом, фактически уже по способу регистрации излом измерим в диапазоне, как правило, менее двух порядков. Однако в таких узких пределах, по-видимому, невозможно получить объективную информацию о самоподобии. Поэтому нет объективных оснований для утверждения, что излом является фракталом, а величина Б его размерностью.

Выводы:

1. Сопоставлены возможности использования средств различной размерности для выявления различий в строении вязких изломов.

2. Развита методика реконструкции трехмерных изображений рельефа изломов (с использованием тест - объектов) на основе стереопар, полученных в сканирующем электронном микроскопе.

3. На основе массовых измерений геометрии ямок вязких изломов сталей 16Г2АФ, 15Х2МФА, 40Х2Н2МА и 38ХНЗМФА-Ш, показано, что они представляет собой в простейшем (квадратичном) приближении параболоид вращения у = с(х2 + г2), обрезанный «сверху» плоскостью мезоступени излома (или фасеткой камневидного излома) наклонённой под некоторым углом а к макроплоскости излома. При увеличении поперечника ямок отношение глубины к диаметру уменьшается.

Щ

5 '

4. Экспериментально обоснованы условия определения воспроизводимых значений фрактальной размерности изломов по методу вертикальных сечений (не менее 10 профилей длиной не менее 4 мм каждый на вариант и вариации шага измерения от 0,46 до 58,9 мкм). Показано, что её величина практически неизменна для различных видов излома (транскристаллитный, смешанный, камневидный и вязкий).

5. Из измерений рельефа фасетки камневидного излома стали Э8ХНЗМФА-Ш прослежена эволюция развития трещины по зернограничному кластеру включений: от его центра в радиальных направлениях.

6. С использованием развитых методов измерения изломов установлено, что траектория трещины в границах зернограничного кластера включений имеет периодический вид, а форма её переднего фронта (в виде полуэллипса) указывает на неоднородность напряжённого состояния в пределах скопления включений (от центра к периферии) и связанную с этим неравномерность пластической деформации.

7. Установлено, что на поверхности камневидной фасетки преимущественно наблюдаются три вида неоднородного ямочного строения: плотные скопления, кратеры, ямки от плён включений. Им соответствуют три вида размещения включений на границе: капельная россыпь дисперсных сульфидов марганца в её плоскости, скопление частиц сульфидов марганца сферической формы и зернограничные плёны силикатов.

8. Измерение пластической невязки неоднородностей строения камневидной фасетки позволило сопоставить уровень их вязкости: наиболее энергоёмким элементом являются кратеры, а наименее - плены.

Список цитируемой литературы:

1. Маркелов В.А., Андреев Ю.Г., Штремель М.А., Калантаров Е.И.// Физика металлов и металловедение. 1988. Т. 66. №5. СЛОЮ - 1018.

2. Ходжер Т.А. Информационная система фотограмметрического моделирования микрообъектов для биологических исследований // Авт. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, Иркутск, 2008, 8 с.

3. Мельник В.Н. Фотограмметрическая обработка снимков, полученных на растровом электронном микроскопе // Авт. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, Москва, 1981, 14 с.

4. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев A.A. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. 384 с.

5. Кудря A.B., Соколовская Э.А., Салихов Т.Ш., Пономарёва М.В., Скородумов C.B., Глухов М.Г. // Изв. Вуз. Черн. металл. 2008. № 11. С. 30-36.

6. Штремель М.А. //МиТОМ. 2005. №5. С.35-43.

7. Горицкий В.М., Гусева И.А. Связь параметров ямочного излома с характеристиками структуры термоулучшенной стали // ФММ. 1983. №1. т.56. с.192-194.

8. Кудря A.B., Бочарова М.А., Лаговская Г.Ю. В сб. трудов XXXV семинара "Актуальные проблемы прочности" - Механизмы деформации и разрушения перспективных материалов. Часть II. Псков. 1999. С.523-528.

Публикации по диссертационной работе:

1. Арсенкин A.M., Соколовская Э.А., Скородумов C.B., Теплухина Н.С. Хорева Е.Г. Оценка риска неоднородности структур в конструкционной стали по наблюдениям изломов// Изв. Вузов.Черн.металл.2009..№11.С.38-41.

2. Кудря A.B., Никулин С.А., Николаев Ю.А., Арсенкин A.M., Соколовская Э.А., Скородумов C.B., Чернобаева A.A., Кузько Е.И., Хорева Е.Г. Факторы неоднородности вязкости низколегированной стали 15Х2НМФА // Изв. Вузов. Черн. металл. 2009. №9. С. 23-28.

3. Кудря A.B., Соколовская Э.А., Сухова В.Г., Марков Е.А., Арсенкин A.M., Салихов Т.Ш. Наблюдение и измерение характеристик структур, пластичности и вязкости в конструкционных сталях // МиТОМ. 2009. №5. С. 60-67.

4. Кудря A.B., Арсенкин A.M. Разрушение конструкционных сталей по кластерам частиц // IV Международная школа «Физическое материаловедение». Сборник трудов. Тольятти. 2009. С. 27-29.

5. Соколовская Э.А., Салихов Т.Ш., Арсенкин A.M., Скородумов C.B., Теплухина Н.С., Хорева Е.Г. Измерение структур и изломов для прогноза свойств конструкционных материалов // 48-я конференция «Актуальные проблемы прочности». Труды конференции. Тольятти. 2009. С. 89-91

6. Кудря A.B., Соколовская Э.А., Арсенкин А.М, Салихов Т.Ш. Измерения морфологии вязкого излома средствами наблюдения различной размерности //47-я конференция «Актуальные проблемы прочности». Труды конференции. Н.Новгород. 2008. С. 32-34.

7. Кудря A.B., Бочарова М.А., Арсенкин A.M. Измерения фрактальной размерности поверхности разрушения для классификации сталей по вязкости // 3-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур ". Тезисы конференции. М.: 2006. С. 48.

8. Кудря A.B., Соколовская Э.А., Арсенкин A.M. Возможности измерения морфологии вязкого излома средствами наблюдения различной размерности // 4-я Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур». Тезисы конференции. М.: 2008. С. 72.

Формат 60 х 90 1/16 Тираж 100 экз. Объем 1,5 п.л. Заказ 2450

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательского Дома МИСиС, 117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 Тел.: 954-1922

Введение.

1 Аналитический обзор литературы.

1.1 Классификация видов разрушения сталей.

1.1.1 Хрупкое разрушение.

1.1.2 Вязкое разрушение. Модели вязкого разрушения.

1.1.3 Вязкое зернограничное разрушение. Камневидный излом.

1.2 Влияние различных факторов на образование камневидного излома.

1.2.1 Влияние деформации, температурных режимов обработки и скорости охлаждения.

1.2.2 Влияние неметаллических включений.

1.2.3 Влияние структуры и химического состава стали.;

1.3 Методы исследования процессов разрушения сталей.

1.3.1 Методы, основанные на механических испытаниях (косвенные методы).

1.3.2 Фрактография.

1.3.2.1 Классификация фрактографических методов.

1.3.2.2 Качественная фрактография.

1.3.2.3 Количественная фрактография.

1.3.2.4 Применение фрактального анализа для исследования изломов.

Выводы по литературному обзору.

Постановка задач исследования.

2 Материал и методика исследования.

2.1 Материал.

2.2 Анализ структуры.

2.3 Фрактографический анализ.

2.4 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 микроструктура сталей.

3.2 Исследование морфологии поверхности изломов конструкционных сталей средствами различной размерности.

3.3 Анализ микрорельефа поверхности камневидной фасетки.

3.4 Измерение раскрытия трещины методом стыковки ответных половинок излома.

3.5 Определение фрактальной размерности.

Выводы.

Список цитируемых литературных источников.

Публикации по диссертационной работе.

В связи с развитием техники и повышением уровня интенсивности её эксплуатации по-прежнему актуальна проблема создания материалов обладающих высокой прочностью и вязкостью. Исследование механизмов разрушения конструкционных материалов и факторов, определяющих его развитие, является ключевой задачей при разработке новых материалов и технологий их получения. 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 фрактография. Однако пока качественная фрактография используется чаще. Это связано с трудоемкостью, а иногда и с невозможностью измерения параметров геометрии излома, особенно z-координат рельефа (на всех масштабных уровнях).

Бесконтактная профилометрия позволила производить измерения мезорельефа излома, а рост вычислительных мощностей (с помощью специальных компьютерных программ) - получить ЗЭ-изображение микрорельефа излома.

Для реконструкции трехмерной картины излома обычно применяется синтез 3D-картины из нескольких 2Б-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.

Выводы

1. Сопоставлены возможности использования средств различной размерности для выявления различий в строении вязких изломов.

2. Развита методика реконструкции трехмерных изображений рельефа изломов (с использованием тест - объектов) на основе стереопар, полученных в сканирующем электронном микроскопе.

3. На основе массовых измерений геометрии ямок вязких изломов сталей 16Г2АФ, 15Х2МФА, 40Х2Н2МА и ЗБХНЗМФА-Ш, показано, что они представляет собой в простейшем (квадратичном) приближении параболоид вращения у = с(х2 + z2), обрезанный «сверху» плоскостью мезоступени излома (или фасеткой камневидного излома) наклонённой под некоторым углом а к макроплоскости излома. При увеличении поперечника ямок отношение глубины к диаметру уменьшается.

4. Экспериментально обоснованы условия определения воспроизводимых значений фрактальной размерности изломов по методу вертикальных сечений (не менее 10 профилей длиной не менее 4 мм каждый на вариант и вариации шага измерения от 0,46 до 58,9 мкм). Показано, что её величина практически неизменна для различных видов излома (транскристаллитный, смешанный, камневидный и вязкий).

5. Из измерений рельефа фасетки камневидного излома стали ЗВХНЗМФА-Ш прослежена эволюция развития трещины по зернограничному кластеру включений: от его центра в радиальных направлениях.

6. С использованием развитых методов измерения изломов установлено, что траектория трещины в границах зернограничного кластера включений имеет периодический вид, а форма её переднего фронта (в виде полуэллипса) указывает на неоднородность напряжённого состояния в пределах скопления включений (от центра к периферии) и связанную с этим неравномерность пластической деформации.

7. Установлено, что на поверхности камневидной фасетки преимущественно наблюдаются три вида неоднородного ямочного строения: плотные скопления, кратеры, ямки от плён включений. Им соответствуют три вида размещения включений на границе: капельная россыпь дисперсных сульфидов марганца в её плоскости, скопление частиц сульфидов марганца сферической формы и зернограничные плёны силикатов.

8. Измерение пластической невязки неоднородностей строения камневидной фасетки позволило сопоставить уровень их вязкости: наиболее энергоёмким элементом являются кратеры, а наименее - плены.

Список цитируемых литературных источников

1. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.: Металлургия 1971.264 с.

2. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3, в 2-х частях. М., "Машиностроение", 1974

3. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов, 1974, 471 с.

4. Гордеева Т. А., Жегина И. П. Анализ изломов при оценке надежности материалов - М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

5. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Микромеханизмы разрушения. М.: Наука, 1991

6. Иванова B.C. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979, 167 с.

7. Белан Н.В., Ермишкин В.А. Исследование изломов монокристаллического молибдена методом цветной металлографии // Физико-механические и теплофизические свойства металлов. М.: Наука, 1976, с. 190-193

8. Гарафало Ф. Законы ползучести и длительной прочности металлов. М.: Металлургия, 1968,304 с.

9. Розенберг В.М. Ползучесть металлов. М.: Металлургия, 1967, 276 с.

10. Курдюмова Г.Г., Мильман Ю.В. Трофимов В.И. К вопросу классификации микромеханического разрушения по типам // Металлофизика. 1979. Т1 № 2 с. 55-62

И. Evans A.G. Energies for crack propagation in polycrystalline MgQ // Pliilos Mag. 1970. V01.22., № 178, P. 841-852/

12. Бичем К.Д. Микропроцессы разрушения // Разрушение. М.: Мир, 1973. Т.1 с. 265-375 13.Энгель А., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение. Справочник. Пер. с нем. -М. Металлургия, 1986. 231 с.

14. Фридман Я.Б., Гордеева Т.А., Зайцев A.M. Строение и анализ изломов металлов. - М.: Наука, 1960

15. Пью С. Фрактография в связи с вязкостью разрушения и структурой. Вязкость разрушения высокопрочных материалов. Перевод с англ. Под ред. M.JI. Бернштейна-М.: Металлургия, 1973

16. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов / B.C. Шанова, JI.K. Гордиенко, В.Н. Геминов и др. М.: Наука 1965 г. 180 с.

17. Орлов А.Н., Владимиров В.И. Микромеханизмы распространения трещин // Усталость и вязкость разрушения металлов. М.: Наука, 1974 с. 141-147

18. Келли А. Высокопрочные материалы. М.: Мир, 1976. 261 с.

19. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. М.: Мир, 1979, 496 с.

20. Разрушение Т.1 Микроскопические и макроскопические основы механики разрушения. Пер. с англ. под ред. А.Ю. Шиминского - М.: Мир 1973

21. McClintock F.M. // International Journal of Frac ture Mechanics, 1968, 4, P. 101

22. Rice J.R., Tracey D.M. // J. Mech. Phys. Solids, 1969, 17, P.201.

23. Margolin B.Z., Karzov G.P., Shvetsova V.A., Kostylev V.I. // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 1998. №21. P. 123-127

24. Margolin B.Z., Kostylev V.I. // Int. J. Pres. Ves. & Piping. 1999. N 76. P. 731-740

25. Марголин Б.З., Костьтлев В.И., Ильин А.В., и др. Прогнозирование JR-кривых для корпусных реакторных сталей на основе модели вязкого разрушения // Вопросы материаловедения, 2001. №4(28). С. 18-38

26. О камневидном изломе в конструкционных сталях. А.Б. Кутьин, В.М. Умова, JI.B. Смирнов, В.Д. Садовский // ФММ, т.42, № 4, 1976

27. Счастливцев В.М., Кутьин А.Б., Смирнов А.К. Исправление структуры и изломов перегретой конструкционной стали — Екатеринбург. УрОРАН, 2003

28. Кутьин А.Б. Развитие представлений о природе камневидного излома в сталях // ФММ 2001 т. 94 №4

29. Bodimeade A.H., O'Brien R.N., Jack D.N., Nutting J. // Proc.conf. on inclusions and their affect on steel properties. Leeds: British Steel Corp., 1974.

30. O'Brien R.N., Jack D.N., Nutting J. // Heat Treatment. L.: The Metal Soc., 1976. P.161-168

31. Штремель M.A. Проблемы металлургического качества стали (Неметаллические включения) // МиТОМ. 1980. №8. с.

32. Штремель М.А., Алексеев И.Г., Кудря А.В. Взаимосвязь двух аномалий излома высоколегированной конструкционной стали // Изв. РАН. Металлы. 1994. №2

33. Joy G., Nutting J. Influence of intermetallic phases and non-metallic inclusions upon the ductility and fracture behavior of some alloy steels // Effect of second-phase particles on the mechanical properties of steel. L., 1971. P.95-100

34. Кутьин А.Б., Садовский В.Д., Гербих H.M. Особенности образования камневидного излома в стали с низким содержанием серы // Сталь.1988. №7. С.80-83

35. Кутьин А.Б., Садовский В.Д., Гербих Н.М. и др. Межзеренное разрушение конструкционной стали высокой чистоты // Интеркристаллитная хрупкость сталей и сплавов. Ижевск, 1985. С.3-4

36. Preston S., Hale G., Nutting J. Overheating behavior of a grain-refined low-sulphur steel // Met. Sci.Tech. 1985.V.1, N.3, P.192-197

37. McLeod N.P., Nutting J. Influence of manganese on susceptibility of low-alloy steel to overheating // Met. Technol. 1982. V.9. P.399-404

38. Соколовская Э.А. Методы прогнозирования пластичности и вязкости конструкционных сталей: Дисс. на соиск. канд. техн. наук. - Москва, 2001, 146 с.

39. Glue D.R., Jones С.Н., Lloyd Н.К. Effect of composition and thermal treatment on the overheating characteristics of low-alloy steels // Met. Technol. 1975.V.2, N.9, P. 14-23

40. Нотт Дж.Ф. Основы механики разрушения. Пер. с англ. Д.В. Лаптев. М.: Металлургия, 1978. 256 с

41. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

42. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Ударная вязкость сталей для металлических конструкций. М.: Интермет инжиниринг, 2003.

43. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах.

44. Штремель М.А., Алексеев И.Г., Кудря А.В., Мочалов Б.В. Определение температуры перехода от вязкого к хрупкому разрушению образца по измерениям акустической эмиссии // Заводская лаборатория. 1991. №8. С.66.

45. Фрактография - средство диагностики разрушенных деталей. М.А. Балтер, А.П. Любченко. С.И. Аксенова и др. М.: Машиностроение, 1987. 160 с.

46. Практическая растровая электронная микроскопия. Пер. с англ. Под ред. Д. Гоулдстейн, X. Яковиц. М.: Мир, 1978, с.433

47. Фрактография и атлас фрактограмм: Справочник. Пер. с англ. Под ред. M.JI. Бернштейна. М.: Металлургия, 1982. 489 с.

48. Кузько Е.И., Кудря А.В., Стариков С.В. Бесконтактный автоматический лазерный профилограф для изучения макрогеометрии образцов // Заводская лаборатория. 1992. №9. С. 63-66

49. Бочарова М.А. Оценка информативности мезостроения изломов для определения факторов вязкости сталей. Дисс. На соиск. уч. ст. канд. тех. наук. М. 2000.148 с.

50. Штремель М.А. Возможности фрактографии // МиТОМ. 2005. №5. С.35-43

51. Штремель М.А., Кудря А.В., Бочарова М.А., Пантелеев Г.В. К происхождению пилообразного мезорельефа вязких изломов // ФММ. 2000. т.90. №5. С. 102

52. Калантаров Е.И., Сагындыкова М.Ж. Фотограмметрическая обработка электронно-микроскопических снимков. // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1984. №2. С.82-85

53. Брандон Д., Каплан У. Мир материалов и технологий. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2004.

54. Stampfl J., Scherer S., Berchthaler M., Gruber M. and Kolednik O. // International Journal of Fracture 1996, vol.78, PP.35-44

55. Маркелов В.А., Андреев Ю.Г., Штремель M.A., Савельева В.В. Микромеханика разрушения пакета мартенсита // ФММ, 1988, т.66, вып.5, С.1010-1018

56. Электронно-микроскопическая фрактография. Альбом. Под ред. JI.M. Утевского. М.: Металлургия, 1973. 44 с.

57. Кальнер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981, 215с.

58. Кальнер В.Д. Применение микрозондового анализа для исследования металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1984. 62 с.

59. Кудря А.В. Наблюдение и измерение неоднородности структур, пластичности и вязкости для управления качеством конструкционной стали. Дисс. На соиск. докт. техн. наук. М. 2002.

60. Новиков И.И., Ботвина JI.P., Клевцов Г.В. Рентгеноструктурный анализ изломов. М.: Институт металлургии АН СССР, 1983. 31с.

61. Тайра С. Анализ поверхности излома рентгеноконструкционным методом. Тэцу то хагане, 1979. т.65. №3. С.450-460.

62. Mandelbrot В.В., Passoja D.E., Pullay AJ. Fractal character of fracture surfaces of metals // Nature. 1984. Vol.308. P.721-722.

63. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. 384 с.

64. Учаев А.Я., Пунин В.Т., Завада Н.И. и др. О количественных характеристиках процесса динамического разрушения металлов, диэлектриков, взрывчатых веществ. Саров. РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2002. 175с.

65. Кроновер Р. М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. - М.: Постмаркет, 2000. 352 с.

66. Krupin U.A., Kiselev I.K. // Scr. Met. 1991.Vol.25. #3. P.655-658

67. Pande C.S., Richards L.E., LouatN. et al. // Acta met. 1987. Vol.35. №7. P.1633-1637.

68. Hao Y., Wang Z.G., Tian J.F. // Mater. Sci. and Eng. A.1993. Vol.161. #2. P.195-200.

69. Yan Su, Wei-Sheng Lei. Relationship between fracture toughness and fractal dimension of fracture surface of steel // International Journal of Fracture. 2000. Vol.106. P.41-46.

70. Thompson A.W., Ashby M.F. Fracture surface micro-roughness // Scripta Metallurgica, 1984. #18. P.127-130.

71. Электрошлаковый металл. Под ред. Б. Е. Патона и Б. И. Медовара. Киев: Наукова думка. 1981.

72. Снитко Ю.П., Введенский А.В., Королев Н.В. Расчет растворимости карбонитридов в рельсовой стали. // Сб. докладов. Материалы юбилейной рельсовой комиссии. Новокузнецк, 2002г.

73. Мельник В.Н. Фотограмметрическая обработка снимков, полученных на растровом электронном микроскопе // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1981, 28 с.

74. Маркелов В. А. Структурные факторы вязкости мартенсита конструкционной стали, выявленные в испытаниях псевдомонокристаллов // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1985, 183с.

75. Ходжер Т.А. Информационная система фотограмметрического моделирования микрообъектов для биологических исследований // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Иркутск, 2008, 8 с.

76. Горицкий В.М., Гусева И.А. Связь параметров ямочного излома с характеристиками структуры термоулучшенной стали // ФММ, 1983, т.56, №1, с.192-194.

77. Малинецкий Г.Г. Управление риском. Риск, устойчивое развитие, синергетика. М.: Наука. 2000. 432с.

78. Штремель М.А. Обобщение распределения Парето в задачах статистической металлографии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2005. Т.71. №8. С.25-31.

79. Кудря А.В., Соколовская Э.А., Сухова В.Г. и др. Наблюдение и измерение характеристик структур, пластичности и вязкости в конструкционных сталях // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 5. С. 60-67.

80. Штремель М.А. Вязкость разрушения структур с разномасштабными включениями // Физика металлов и металловедение. 2005. Т. 99. № 4. С. 16-29.

81. Броек Д. Основы механики разрушения М.: Высшая школа. 1980. 368 с.

82. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970. 251 с.

83. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. Пер. с англ. - М.: ИКИ, 2002. - 656с.

Публикации по диссертационной работе

1. Арсенкин A.M., Соколовская Э.А., Скородумов С.В., Теплухина Н.С.Хорева Е.Г. «Оценка риска неоднородности структур в конструкционной стали по наблюдениям изломов» Известия Высших учебных заведений. Черная металлургия. №11,2009. С.38-41.

2. Кудря А.В., Никулин С.А., Николаев Ю.А., Арсенкин A.M., Соколовская Э.А., Скородумов С.В., Чернобаева А.А., Кузько Е.И., Хорева Е.Г. «Факторы неоднородности вязкости низколегированной стали 15Х2НМФА» Известия Высших учебных заведений. Черная металлургия. №9,2009, С. 23-28.

3. Кудря А.В., Соколовская Э.А., Сухова В.Г., Марков Е.А., Арсенкин A.M., Салихов Т.Ш. «Наблюдение и измерение характеристик структур, пластичности и вязкости в конструкционных сталях». МиТОМ, №5, 2009, С. 60-67.

4. Кудря А.В., Арсенкин A.M. «Разрушение конструкционных сталей по кластерам частиц» // IV Международная школа «Физическое материаловедение». Сборник трудов. Тольятти. 2009. С. 27-29

5. Соколовская Э.А., Салихов Т.Ш., Арсенкин A.M., Скородумов С.В., Теплухина Н.С., Хорева Е.Г. «Измерение структур и изломов для прогноза свойств конструкционных материалов» // 48-я конференция «Актуальные проблемы прочности». Труды конференции. Тольятти. 2009. С. 89-91

6. Кудря А.В., Соколовская Э.А., Арсенкин А.М, Салихов Т.Ш. «Измерения морфологии вязкого излома средствами наблюдения различной размерности» //47-я конференция «Актуальные проблемы прочности». Труды конференции. Н.Новгород. 2008. С. 32-34.

7. Кудря А.В., Бочарова М.А., Арсенкин A.M. «Измерения фрактальной размерности поверхности разрушения для классификации сталей по вязкости». // 3-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур ". Тезисы конференции. М.: 2006. С. 48.

8. Кудря А.В., Соколовская Э.А., Арсенкин A.M. «Возможности измерения морфологии вязкого излома средствами наблюдения различной размерности». // 4-я Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур». Тезисы конференции. М.: 2008. С. 72.