автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Развитие усталостного разрушения низколегированных сталей контролируемой прокатки с полосчатой структурой

кандидата технических наук
Ануфриев, Сергей Валерьевич
город
Тула
год
2010
специальность ВАК РФ
05.16.01
Диссертация по металлургии на тему «Развитие усталостного разрушения низколегированных сталей контролируемой прокатки с полосчатой структурой»

Автореферат диссертации по теме "Развитие усталостного разрушения низколегированных сталей контролируемой прокатки с полосчатой структурой"

084Ъ1С-оот

На правах рукописи

Ануфриев Сергей Валерьевич

РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКИ С ПОЛОСЧАТОЙ

СТРУКТУРОЙ

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДЕК 2010

Тула 2010

004616634

Работа выполнена в Тульском государственном университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент

Дронов Виктор Степанович

доктор технических наук, доцент

Чуканов Александр Николаевич

Ведущая организация:

кандидат технических наук, научный сотрудник Тютин Марат Равильевич

Институт качественных сталей ФГУП «ЦНИИчермет» им. И.П. Бардина, г. Москва

Защита диссертации состоится 27 декабря 2010 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д212.271.03 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, Тула, просп. Ленина, 92, ТулГУ, учебный корпус №9, ауд. 101.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Тульского государственного университета

Автореферат разослан 16 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.В. Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема обеспечения надежности и безопасной эксплуатации сооружений и технических устройств наряду с совершенствованием геометрии конструкций включает выбор структуры и свойств материалов, определяемых технологией производства сталей. В последнее время особенное внимание уделяется сталям нового поколения -малоуглеродистым микролегированным сталям, способным при небольшой стоимости и хорошей свариваемости удовлетворять высоким требованиям прочности и трещиностойкости. В производстве подъемно-транспортных машин, строительных конструкций и в трубной промышленности широкое применение находят низколегированные ферритно-перлитные стали контролируемой прокатки. Технология контролируемой прокатки позволила заметно поднять прочностные характеристики стали без потери пластичности. Однако при этом в ферритно-перлитных сталях формируется полосчатая структура, имеющая строение в виде чередующихся ферритных и перлитных слоев, а свойства сталей приобретают анизотропию относительно направления прокатки.

В этих условиях полосчатая структура негативно сказывается на статической, динамической прочности и трещиностойкости сталей в направлении, перпендикулярном плоскости прокатки, являясь причиной возникновения трещин на границах ферритных и перлитных слоев и последующего разрушения. Влияние полосчатой структуры на прочность изделий наиболее заметно в сложнонагруженных элементах конструкций, выполненных из толстостенного проката, работающих в условиях плоскодеформированного напряженного состояния (ПД). При этом вопрос влияния такой структурной анизотропии на зарождение и распространение усталостных трещин, развивающихся в плоскости, нормальной к плоскости прокатки, недостаточно изучен. Формирование представлений о стадийности и механизмах усталостного разрушения полосчатых структур низколегированных сталей является актуальной научной задачей, которую необходимо решить для обеспечения прочности, долговечности и безопасной эксплуатации во многих отраслях машиностроения, в том числе при проектировании конструкций грузоподъемных кранов, работающих в условиях интенсивного нагружения.

Цель работы - установить влияние структурных состояний низколегированных ферритно-перлитных сталей после контролируемой прокатки на кинетику усталостного разрушения и долговечность с учетом особенностей развития циклических пластических деформаций и распространения фронта трещин.

В настоящей работе исследована взаимосвязь формы и размеров пластических зон в окрестностях усталостных трещин с характером их развития и кинетикой роста трещин в структурах конструкционных сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ после контролируемой прокатки. Объектом исследования служит явление усталостной повреждаемости на стадии распространения трещин в полосчатых структурах низколегированных ферритно-перлитных сталей.

Задачи исследования:

1. Установить параметры, определяющие показатели неоднородности полосчатых структур проката и учитывающие его структурную и механическую анизотропии в зависимости от состава стали и режима прокатки.

2. Исследовать кинетику развития пластических деформаций и установить закономерности упрочнения и разупрочнения в пластических зонах при усталостном разрушении проката из сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ.

3. Определить параметры кинетики роста усталостных трещин и анализ траекторий их распространения в полосчатых структурах проката с различными параметрами структурной неоднородности.

4. Разработать феноменологическую модель распространения усталостных трещин в полосчатых структурах ферритно-перлитных сталей.

5. Разработать предложения по использованию проката из стали 10Г2ФБЮ, способствующие улучшению эксплуатационных характеристик изделий в условиях интенсивного нагружения по параметрам усталости и динамической прочности.

Научная новизна:

- предложены параметры структурной неоднородности для сталей, получаемых способом контролируемой прокатки, позволяющие оценивать влияние таких структур на механические свойства при статических и циклических нагружениях;

- показано, что форма и размеры пластической зоны перед фронтом усталостной трещины взаимосвязаны с параметрами полосчатости структуры, характеризующими масштаб полос по отношению к размеру зерна, степень деформации зерна и жесткость полосчатой структуры;

- предложен метод исследования распространения фронта усталостных трещин в полосчатых структурах проката посредством пошаговых поперечных срезов трещины и микроструктурного анализа шлифов, позволяющий исследовать расслоение проката в поперечной плоскости;

- определен механизм и предложена феноменологическая модель усталостного разрушения полосчатых структур проката, описывающие распространение трещин по границам прослоек структурных составляющих и неметаллических включений при ступенчатом смещении фронта трещины;

- показано, что параметры кинетической диаграммы усталостного разрушения, описывающие область средних скоростей роста трещин в сталях с полосчатыми структурами после контролируемой прокатки, зависят от степени макронеоднородности структуры и характера упрочнения стали.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Использование предложенных автором параметров полосчатости структур ферритно-перлитных сталей для установления влияния полосчатой неоднородности структуры на развитие циклических пластических деформаций и разрушение.

2. Морфология зон пластических деформаций при усталостной повреж-денности структур низколегированных сталей (типа 09Г2С и 10Г2ФБЮ) с

различными механизмами упрочнения, полученных способом контролируемой прокатки.

3. Феноменологическая модель разрушения полосчатых структур проката, описывающая расслоения по поверхности раздела ферритных и перлитных прослоек вследствие неравномерности формирования пластической зоны, наличия неметаллических включений и действия поперечных напряжений аг при плоскодеформированном состоянии.

4. Зависимости для определения ограниченной долговечности и кинетические зависимости роста трещин от размахов коэффициентов интенсивности напряжений для низколегированных ферритно-перлитных сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ с полосчатыми структурами и стали 10Г2ФБЮ с ферритно-бейнитной структурой.

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается: формированием аналитического материала работы на базе современных исследований в области металловедения; описанием процессов разрушения на основе данных комплекса экспериментальных исследований; рассмотрением процесса разрушения в ряде различных состояний и условий нагружения материала; сопоставлением полученных экспериментальных данных с результатами исследований других авторов; подтверждением результатов исследования промышленной апробацией.

Практическая значимость результатов исследования:

- результаты были использованы при выборе стали по показателям прочности, ограниченной долговечности и трещиностойкости на предприятии ООО «Стройтехника», Тульская обл., г. Донской (заключение об использовании от 18.03.2010).

- предложены параметры количественной оценки полосчатости структур ферритно-перлитных сталей, позволяющие расширить классификацию, нормируемую государственным стандартом качественной оценкой;

- получены кинетические зависимости усталостного разрушения и другие механические характеристики стали 10Г2ФБЮ в различных структурных состояниях и условиях нагружения, представляющие собой важную информацию для проектирования конструкций из подобных материалов;

- результаты исследования нашли применение в учебном процессе для студентов различных уровней подготовки: бакалавра, магистра и специалиста -по курсу дисциплины «Конструкционная прочность» (спец. 190100).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях, совещаниях и семинарах: I Международная конференция «Деформация и разрушение материалов - DFM2006» (Москва, 2006); Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2008); IV Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2008); IV Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2009); XLVIII Международная конференция, посвященная памяти М.А. Криштала «Актуальные проблемы прочности» (Тольятти, 2009); III Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»

(Москва, 2009); V Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2010).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, включая 6 статей в рецензируемых научных журналах и трудах международных конференций и 2 - в сборниках трудов и материалов различных конференций. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературных источников из 114 наименований изложенных на 173 страницах машинописного текста, включая 75 рисунков, 14 таблиц и приложение.

Автор выражает благодарность кафедре «Физика металлов и материаловедение» ТулГУ за предоставленные технические возможности и участие в дискуссиях по настоящей работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, приведена общая характеристика работы с определением ее научной новизны и практической ценности.

В первом разделе рассматриваются промышленные технологии контролируемой прокатки сталей с различным химическим составом и особенности получаемой структуры, а также анализируются современные подходы к описанию процесса зарождения и развития усталостных трещин с учетом структурных особенностей материала.

Изложены сведенья об особенностях режимов термомеханической обработки сталей различного химического состава, основанные на работах Матросова Ю.И., Счастливцева В.М., Эфрона Л.И. и др. По данным работ Одесского П.Д., Морозова Ю.Д., Филиппова Г.А. и др. проанализировано влияние структурного состояния после контролируемой прокатки на механические свойства сталей.

Рассмотрены подходы к описанию структуры, геометрии и стадийности развития пластических зон (ПЗ) при усталостном разрушении (Батиас С., Ботвина Л.Р., Клевцов Г.В., Осташ О.П.), а также ряд моделей и представлений о влиянии структурных особенностей, процессов упрочнения и разупрочнения на характер накопления циклической поврежденности (Екобори Т., Херцберг Р.В., Панасюк В.В., Терентьев В.Ф., Головин С.А. и др.), описывающих разрушение в макрооднородных структурах.

Проанализированы особенности разрушения полосчатых структур проката при ударном разрушении, отмеченные в работах многих современных исследователей.

На основе литературного обзора сформулированы выводы об актуальности данной темы и поставлены задачи исследования.

Во втором разделе обоснован выбор материалов и разработана методология экспериментального исследования полосчатых структур в процессе усталостного разрушения. Предложены новые структурные параметры, характеризующие неоднородность полосчатых структур. Разработаны комплексное исследование пластических зон и метод анализа усталостного разрушения в неоднородных полосчатых структурах.

В качестве материалов исследования выбраны стали с различной степенью легирования: широко распространенная марка 09Г2С и трубная микролегированная сталь нового поколения 10Г2ФБЮ, с карбидо- и карбо-нитридообразующими элементами (табл. 1,2).

Таблица 1. Химический состав исследуемых сталей (мае., %)

Марка стали С Мп 81 в Р Сг N1 А1 № N Си V "Л

09Г2С 0,1 1,5 0,6 0,04 0,035 0,3 0,3 - - 0,008 0,3 - -

10Г2ФБЮ 0,1 1,65 0,23 0,005 0,012 0,02 0,01 0,031 0,041 0,007 0,022 0,096 0,012

Таблица 2. Механические характеристики исследуемых сталей

Марка стали Предел текучести <То,2, МПа Предел прочности ов, МПа Отношение /О0,2 Относит, удлинение 5,% Относит. сужение %% Ударная вязкость (при -20 "С) КСУ, Дж/см2

09Г2С 360 580 0,62 32 56 64

10Г2ФБЮ 530 610 0,86 26 51 225

Для исследования использовали стали в виде листового проката промышленного производства (ОАО «Азовсталь») толщиной от 8 до 22 мм, полученные по технлогии контролируемой прокатки. Стали имели ферритно-перлитную полосчатую структуру, представляющую собой равномерно распределенные перлитные прослойки в ферритной матрице (рис. 1).

" '50 мкм .

Рис. 1. Структуры сталей 09Г2С (а) и 10Г2ФБЮ (б) по толщине проката (при равном увеличении)

Для реализации поставленной цели разработана методология исследования выбранных сталей, которая включает следующие этапы: анализ и определение параметров неоднородности полосчатой структуры; постановка эксперимента, моделирующего процесс усталостного разрушения; исследова-

ние характера и параметров развития пластических зон в вершине трещины; исследование структурных особенностей распространения усталостных трещин в полосчатых структурах и сопоставление полученных сведений с кинетикой развития трещин; сравнение результатов с кинетическими и усталостными характеристиками стали 10Г2ФБЮ в ферритно-бейнитном состоянии; оценки особенностей диагностирования ресурса усталости исследуемых сталей методом коэрцитивной силы.

В соответствии с действующим стандартом (ГОСТ 5640-68) структуры обеих исследуемых сталей имеют 5-й балл полосчатости и не могут быть классифицированы по количественными показателями.

Для описания и сравнения структурной неоднородности исследуемых сталей был введен комплекс известных и предложенных оригинальных параметров, характеризующих строение полосчатой структуры: средний размер ферритного зерна; степень неравноосности зерен феррита по каждой плоскости

листа Ка = , где с1тт, с1тгх - размеры зерна по осям минимальной и

^тах

максимальной деформации соответственно; предложенный коэффициент

жесткости полосчатой структуры Са = —, где и /п - толщины прослоек

перлита и феррита соответственно; коэффициент механической нормальной

плоского образца соответственно с индексом «0» в исходном состоянии и «к» -после деформации.

Адекватность введенных параметров оценена по данным ряда измерений образцов, изготовленных из листового проката различных плавок толщиной 8, 16 мм и 12,22 мм для сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ соответственно, в результате которых были получены стабильные характерные для каждой стали значения с погрешностью в пределах 8 % для каждого параметра.

Исследование процессов усталостного разрушения проводили на плоских образцах с двумя надрезами (0^= 5,73) в соответствии с ГОСТ 25.502-79 при осевом растяжении с частотой 750 цикл./мин и асимметрией цикла /2 = 0,3. Усталостные испытания в области ограниченной долговечности проводили при номинальных напряжениях цикла атах, составляющих 0,5; 0,6 и 0,8 от о0 2.

Исследование пластических зон проводили методами макроскопического анализа поверхности в окрестности трещины, измерения микротвердости и поперечных деформаций, а также коэрциметрическим методом, позволяющими получить сведения о характере развития, процессах упрочнения, разупрочнения материала и о структуре пластических зон.

Разработан метод исследования распространения трещин в полосчатых структурах при действии нагрузки, приложенной вдоль направления прокатки. Метод представляет собой микроанализ разрушения структуры в последовательных поперечных срезах по длине трещины с интервалом 0,2...0,5 мм от

анизотропии

а и Ь - толщина и ширина сечения

вершины надреза. Метод позволяет наблюдать траекторию поперечного фронта трещины в структуре по всей толщине образца.

Рассмотренная методология позволила исследовать особенности распространения циклических пластических деформаций в сталях с различной полосчатостью структуры, оценить характер и кинетику роста усталостных трещин в исследуемых структурах и проанализировать механизмы распространения усталостных трещин в полосчатой ферритно-перлитной структуре.

В третьем разделе проанализированы характер развития пластических деформаций и кинетика разрушения исследуемых сталей в соответствии с их структурным состоянием, предложена феноменологическая модель распространения усталостных трещин в полосчатых структурах проката.

Структурные особенности сталей после контролируемой прокатки Анализ структуры с использованием введенных параметров структурной неоднородности позволил обнаружить ряд особенностей структурного состояния исследуемых сталей (табл. 3). Установлено, что сталь 10Г2ФБЮ отличается большей степенью деформированное™ зерна (на 20 %), чем сталь 09Г2С, при этом коэффициент механической анизотропии - на 30 % выше, а относительное остаточное удлинение - на 23 % ниже. Технология прокатки стали 10Г2ФБЮ позволяет значительно повысить предел текучести по отношению к стали 09Г2С, при этом жесткость механического состояния, выражаемая отношением о0>г/о,, составляет 0,62 до 0,86 для сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ соответственно. Коэффициент степенного упрочнения при аппроксимации диаграммы статического деформирования стали 10Г2ФБЮ на 20 % ниже, чем у стали 09Г2С.

Таблица 3. Параметры структурного и механического состояний

Марка стали Размер зерна в плоскости проката, мкм Толщина прослоек феррита (перлита), мкм Степень неравно-осности зерна кт Коэффициент механической анизотропии г Коэффициент степенного упрочнения т

09Г2С 18 17(3,5) 0,71 0,9 0,26

10Г2ФБЮ 9 25 (4,6) 0,59 0,6 0,21

Другим структурным отличием двух сталей является среднее количество зерен, составляющих толщину ферритных прослоек. В стали 09Г2С ферритная прослойка, толщиной близкой размеру зерна (18 мкм) состоит из зёрен феррита, выстроенных в один слой по толщине. Микролегированная сталь отличается меньшим зерном (8 мкм) и большей толщиной прослойки феррита, составляющей в среднем 3 зерна. С учетом того, что сталь 10Г2ФБЮ обладает меньшей жесткостью полосчатой структуры (Са=0,18 по отношению к 0,21 для 09Г2С), ее структура в большей степени склонна к накоплению больших пластических деформаций в ферритной матрице.

Проявление пластичности при циклическом погружении Исследования развития локализованных пластических деформаций перед фронтом трещины при циклическом нагружении показали склонность

стали 10Г2ФБЮ к образованию пластических зон по размеру в несколько раз превышающих ПЗ в образцах из стали 09Г2С при напряжении цикла, нормированном на о0>2- Испытания при равном абсолютном напряжении (270 МПа) также показывают превосходящий размер ПЗ в микролегированной стали (рис. 2, а). Величина утяжки сечения образцов в области сильнодефор-мированной зоны при размере трещины 3 мм составила 0,040 для 10Г2ФБЮ и 0,028 мм для стали 09Г2С.

Образование и развитие пластических зон на поверхности происходит по двум формам (рис. 2) в виде "усов" (рис. 2, б) или в виде "тюльпана" (рис. 2, в) в зависимости от жесткости полосчатой структуры. В стали 09Г2С с большим коэффициентом жесткости полосчатой структуры (0^=0,21), чем в

стали 10Г2ФБЮ (Са= 0,18), образование пластической зоны перед вершиной

трещины происходит периодически по мере роста трещины, проходя следующие стадии: формирование и развитие ПЗ в вершине трещины; прорастание трещины в пределах сформировавшейся перед ее фронтом ПЗ; торможение трещины и формирование в ее вершине новой ПЗ. В стали 10Г2ФБЮ пластическая зона монотонно растет и формирует новые полосы деформации по мере распространения трещины. Такие формы ПЗ наблюдались для каждой стали на всех уровнях циклических напряжений во всем диапазоне циклов нагружения.

■f. ■

3 4 5 6 а Длина трещины, мм

Рис. 2. Зависимость полуширины ПЗ от длины трещины (а) и фотографии ПЗ для сталей 09Г2С (б) и 10Г2ФБЮ (в): А, • - сталь 09Г2С при напряжении <W= 220 и 270 МПа (0,6со,2 и 0,8а0,2); а, А, о - 10Г2ФБЮ при omax= 270, 320 и 430 МПа (0,5о0.2, 0,6ао,2 и 0,8а0.2) соответственно

Процесс пластической деформации микролегированной стали сопровождается разупрочнением как в сильнодеформированной (микрозоне), так и в слабодеформированной (макрозоне) областях ПЗ, о чем свидетельствует падение микротвердости феррита в этих зонах до 15 % по отношению к твердости в макрозоне (рис. 3). При этом сталь 09Г2С характеризуется упрочнением в макрозоне и разупрочнением в микрозоне. Замеры микротвердости у берегов

трещины позволили также определить границы микрозон в вершине трещины длиной 3 мм (отах==0,6оо,2): Ьп= 1,0 мм для 09Г2С и 2,1 мм для 10Г2ФБЮ. Размер микрозоны устанавливали исходя из отношения значений микротвердости вблизи трещины к среднему значению в ПЗ, которое для микрозоны достигало 0,87. Отмечается, что размер микрозоны в стали 09Г2С близок размерам интервалов подрастания трещины на этапе образования этой микрозоны.

Распределение микротвердости как в микро-, так и в макрозоне имеет выраженный негомогенный характер ввиду макронеоднородности структуры и неравномерности развития пластической зоны в ней.

1,0 1,5 2,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Расстояние от берега трещины, мм

Рис. 3. Измерения микротвердости феррита в направлении, перпендикулярном берегу трещины на расстоянии 0,5 мм от вершины надреза, при атах= 220 МПа для стали 09Г2С (а) и 320 МПа для 10Г2ФБЮ (б)

Различная степень упрочнения при циклическом нагружении в пластической зоне исследуемых сталей, а также форм и стадийности развития ПЗ указывают на реализацию разных механизмов усталостного разрушения этих сталей, подробно рассмотренных ниже. Отмечается склонность более прочной и пластичной микролегированной стали к разупрочнению в условиях переменных нагрузок. Различие в статической и циклической пластичности стали 10Г2ФБЮ можно объяснить тем, что большая площадь границ зерен, развитая субзеренная структура и наличие карбидных включений тормозят массовое движение дислокаций, которое проявляется сдерживанием текучести при статическом деформировании. Однако большая плотность дислокаций и их источников позволяет реализоваться механизму дислокационной «накачки» с протеканием процессов динамического возврата при невысоких но циклически повторяющихся напряжениях. Косвенным признаком роста концентрации структурных дефектов служит интенсивный рост значений коэрцитивной силы стали 10Г2ФБЮ при циклическом деформировании.

Кинетика и характер развития усталостных трещин Кинетика разрушения исследовалась по результатам испытаний в условиях ограниченной долговечности в диапазоне напряжений от 0,5 до 0,8 предела текучести. На рис. 4 представлены кривые роста трещин, позволяющие оценить долговечность по двум критериям: по образованию макротрещины размером 0,5 мм и по разрушению.

По критерию образования микротрещины при равных напряжениях цикла отмечается более высокая долговечность стали 10Г2ФБЮ по отношению к стали 09Г2С, что согласуется с классами прочности этих сталей.

/ , мм

10

10Г2ФБЮ

в а=430 МПа

| /

6 /

10Г2ФБЮ

4 ст=320 МПа

2 /

2 V /

/

0

09Г2С

а=270 МПа 10Г2ФБЮ ст=270 МПа

/

И

/

09Г2С ст=220 МПа

20x1О3 40x10= 60хЮ3

100x1О3 120x1О3 140х103

100x103 150х103 200x103 250Х103 ЗООхЮ3 350x10= Л/

Рис. 4. Кривые роста усталостных трещин: 1,2, 3 - сталь 10Г2ФБЮ при нагружении 0,8,0,6 и 0,5 от о0д соответственно; 4, 5- сталь 09Г2С при 0,8 и 0,6 от а0,2 соответственно

Анализ построенных кинетических диаграмм усталостного разрушения (КДУР) исследуемых сталей (рис. 5) позволил оценить сопротивление материала росту усталостных трещин независимо от напряжения цикла. КДУР стали 10Г2ФБЮ расположена в области большего размаха коэффициента интенсивности напряжений (КИН) ДК, чем стали 09Г2С. В соответствии с этим, рост трещины в стали 10Г2ФБЮ при скорости 10"7 происходит под действием КИН на 15 МПа-м1/2 больше, чем в стали 09Г2С.

д//дл/,

м/цикл

ю-6

ю-7

ю-«

10!

У f

i

AI/AN, м/цикл

10"6

10-7

10*

10

100 ДК

МПам1

10"9

•V.

»..»Л

V.

Рис. 5. Кинетические диаграммы роста усталостных трещин стали 09Г2С (а) и 10Г2ФБЮ (б), построенные по размаху КИН, ДК: А - малоцикловая область, сопровождающаяся развитием больших пластических деформаций, соответствующая кривой I на рис. 4

10

100 дк,

МПам1*

Тангенсы наклона линий аппроксимаций средних участков КДУР, определяющие живучесть с трещиной, для сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ имеют близкие значения (3,3 и 3,1 соответственно).

При больших напряжениях (430 МПа) разрушение стали 10Г2ФБЮ происходит с высокими скоростями роста трещины (до 4-10'6 м/цикл) и сопровождается большими пластическими деформациями, не попадающими в область применения линейной механики разрушения (область точек А на КДУР, рис. 5, б).

Анализ кинетики усталостного разрушения показал, что микролегированная сталь после контролируемой прокатки, обладающая высокой ударной вязкостью разрушения, отличается также и высокой циклической пластичностью, что приводит к большей долговечности до образования трещин при равном напряжении цикла по сравнению со сталью 09Г2С.

Структурные особенности разрушения

Исследование траектории трещины в прослойках полосчатой структуры (в ¿-плоскости) показало множественные расслоения по границам ферритных и перлитных прослоек, где наблюдается скопление игловидных сульфидных включений (рис. 6). Установлено, что встреча фронта трещины с неметалл-лическим включением приводит к разрушению по всей поверхности включения под действием напряжения а2 - об этом свидетельствует множественное раскрытие внутренних линзообразных трещин в изломах. Такой механизм наиболее характерен для стали 09Г2С, где наличие строчечных оксидов и сульфидов оценивается 2-м и 4-м баллами соответственно.

йЩзЗв

Рис. 6. Траектории распространения трещин в плоскости толщины образца, атах= О,6о0,г: а, б-09Г2С на расстоянии 0,05 и 0,18 мм от вершины надреза соответственно; в, г -10Г2ФБЮ - 0,05 и 2,4 мм от вершины надреза соответственно

Рост трещины сопровождается снижением степени расслоения. При этом в образцах из стали 10Г2ФБЮ в районе поверхности трещина, начиная с размера 1,5 мм, стремится к распространению в сдвиговой плоскости, образуя наклон, близкий к 45 Такое типичное вязкое разрушение в области перехода

к плосконапряженному состоянию у поверхности провоцируется достаточно широкими прослойками ферритной матрицы, где в объеме нескольких зерен могут протекать локальные сдвиговые процессы разрушения.

Развитая пластическая зона в стали 10Г2ФБЮ при высоких напряжениях (430 МПа) приводит к быстрому переходу в плосконапряженное состояние. Об этом свидетельствует наблюдаемое отклонение фронта трещины в изломе у поверхности образца, как следствие преобладания касательных напряжений (рис. 6, г).

Моделирование механизма усталостного разрушения полосчатых структур Описанные представления о расслоениях в результате встречи трещины с неметаллическими включениями не объясняет характер разрушения стали 10Г2ФБЮ, где отсутствуют игловидные сульфиды и строчечные включения. Для описания общего механизма распространения усталостных трещин в полосчатых структурах была разработана феноменологическая модель (рис. 7).

У

пне

Локализованные пластические деформации * прослойках ферритной матрицы

Рис. 7. Модель распространения усталостных трещин в полосчатых структурах: а - схема траектории трещины в сечении образца; б - формирование локальных пластических деформаций в полосчатой структуре

В соответствии с разработанной моделью процесс разрушения по границам ферритных и перлитных прослоек реализуется по двум механизмам: разрушение под действием касательных напряжений, возникших в результате неоднородности формирования пластических деформаций в неоднородной структуре, и разрушение неметаллических включений под действием нормальных напряжений.

Благодаря регулярности расположения тонких полос перлита в слоях ферритной матрицы образуются локальные зоны пластичности, сдерживаемые границами с перлитом. Такая схема развития пластической зоны при циклическом нагружении приводит к скоплению дислокаций и образованию микротрещин на границе прослоек (рис. 7, б). Под действием компоненты поперечных напряжений 0^(0^+0^) в условиях ПД образовавшаяся трещина может развиваться, приводя к разрушению сплава вдоль границ перлитных и

ферритных полос. При этом определяющим фактором реализации такого механизма является КИН нормальных напряжений для макротрещины:

Однако по мере развития трещины вследствие больших пластических деформаций у поверхности трещины реализуется плосконапряженное состояние (ПНС) (см. рис. 7, б), где значение компоненты с2 стремится к нулю. В таком случае определяющим является КИН касательных напряжений: Кц = Тл/л7. Под действием этого фактора происходит сглаживание траектории трещины и преобладает механизм сдвигового разрушения, что приводит к отклонению траектории у поверхности (см. рис. 6, г)

В изломах стали 09Г2С в отличие от стали 10Г2ФБЮ наблюдались протяженные по длине трещины (до 5 мм) расщепления в виде линзообразных полостей. Как отмечалось выше, полосчатость стали 09Г2С не так выражена, как стали 10Г2ФБЮ, особенно у поверхности проката, а концентрация неметаллических включений намного выше. В этом случае реализуется механизм образования микротрещин по поверхностям деформированных включений типа «линза» (рис. 8).

т

Рис. 8. Феноменологическая модель разрушения полосчатой структуры по каскаду неметалллических включений: а - траектория трещины; б - напряженное состояние в окрестности неметаллического включения

Ввиду относительно меньших деформаций и более жесткого напряженного состояния в стали 09Г2С по отношению к стали 10Г2ФБЮ влияние компоненты сг приводит к раскрытию поверхностей микротрещин на границах неметаллических включений. Основными факторами, влияющими на развитие разрушения по этой схеме, являются локализованные нормальные (ог) и касательные (т^) напряжения, которые определяются локальными КИН:

к, =о2ф1с1ВКЛ , (1)

определяющим рост трещины вдоль неметаллического включения;

кп = "^лМвкл > (2)

определяющим сдвиговые разрушения по вершинам «линз» и их слиянию, где ~ диаметр деформированного включения «линзы».

Наличие неметаллических включений на небольшом расстоянии и соседних границах полос приводит к слиянию «линз» под действием касательных напряжений и распространению трещины по сдвиговому механизму с пересечением полос (см. рис. 8).

Высокая чувствительность к неметаллическим включениям обнаружена в большей степени при малых магистральных трещинах в результате их способности распространяться по наиболее энергетически выгодным направлениям. Большие магистральные трещины обладают достаточной энергиией для преодоления барьеров, вызванных макронеоднородностью структуры. В связи с этим при достижении трещиной размера 1 мм расслоения в стали 09Г2С становятся менее заметными (см. рис. 6).

В соответствии с представленной моделью наибольшие расслоения на начальном этапе развития трещины наблюдаются в структуре стали 10Г2ФБЮ, где ферритные полосы состоят из нескольких зерен, а коэффициент жесткости полосчатой структуры Са ниже, чем в стали 09Г2С. Достижение трещиной размера порядка 1 мм приводит к неспособности ее сдерживания перлитными слоями в структуре стали 10Г2ФБЮ. Большая концентрация неметаллических включений в стали 09Г2С способствует развитию расслоений по механизму развития и слияния микротрещин, образованных по поверхностям включений, что определяет глубину расслоений и снижение скорости роста трещин вследствие увеличения длины фронта трещины.

В четвертом разделе рассматриваются примеры разрушений элементов конструкций из сталей с полосчатой структурой, вопросы повышения эксплуатационных свойств стали 10Г2ФБЮ и особенности диагностирования сталей после контролируемой прокатки магнитным методом.

Анализ разрушений образцов толщиной 22 мм и длиной 200 мм с концентратором напряжений при испытаниях на трехточечный изгиб показал, что разрушение, направленное поперек плоскости прокатки, приводит к множественным расслоениям по механизму сдвига под действием касательных напряжений. Такая ориентация развития трещин способствует образованию расслоений большой протяженности с вероятностью полного расщепления образца. При рассмотрении случаев разрушения крановых конструкций установлено, что в сложнонагруженных узлах возможно разрушение элементов конструкции в виде расщепления вдоль плоскости прокатки, приводящее к снижению прочности узла в целом.

Исследование механических свойств стали 10Г2ФБЮ в различных структурных состояниях позволяет сделать вывод об оптимальном использовании ресурса циклической пластичности стали 10Г2ФБЮ при достаточной вязкости и высокой прочности в ферритно-бейнитном состоянии при равномерном распределении углерода в стурктуре. При этом aoj и ов повышаются до 610 и 850 МПа соответственно, 5=15 %, \|/=49 %, КСV"40=215 Дж/см2. По усталостным испытаниям образцов с несколькими надрезами (а<,=4,1) на изгиб с вращением построена кривая усталости и определен предел выносливости, соответствующий 150 МПа для симметричного цикла (рис. 9, а). Исследование трещин в вершинах надрезов неразрушенных сечений показало, что траектория трещин характеризуется ветвлением по границам бейнитных зерен на всей длине трещины.

а б

Рис. 9. Кривая усталости (а) и кинетическая диаграмма усталостного разрушения (б) стали 10Г2ФБЮ в ферритно-бейнитном состоянии

По данным размеров трещин построена кинетическая диаграмма усталостного разрушения для малых трещин в диапазоне 10"10...Ф10'7м/цикл и получено пороговое значение размаха интенсивности напряжений К,н, равное 11 МПа-м"2 (рис. 9, б). Тангенс наклона среднего участка КДУР при аппроксимации по уравнению Периса п = 2,86, что является на 0,31 ниже, чем в ферритно-перлитном состоянии, при этом диапазон скоростей среднего участка стали в ферритно-бейнитном состоянии на порядок ниже.

Структура исследуемых сталей после контролируемой прокатки приобретает ряд особенностей на макро- и микроуровне, при этом наблюдается значительная разница в характере проявления циклических пластических деформаций исследуемых сталей. Для оценки процессов пластического деформирования на структурном уровне проведено исследование усталостного разрушения сталей 10Г2ФБЮ и 09Г2С методом коэрциметрии. Благодаря широкому использованию данного метода результаты исследования представляют практический интерес с точки зрения оценки усталостной поврежден-ности конструкций.

Сравнения кривых изменения коэрцитивной силы при статическом нагружении с диаграммой статического растяжения позволили установить закономерность падения коэрцитивной силы при увеличении упругих деформаций и рост - при преобладании пластических. Таким образом, по значениям коэрцитивной силы регистрировалось образование локализованных пластических деформаций в вершине концентратора напряжений при усталостных испытаниях

Установлено, что в стали 09Г2С при образовании магистральной трещины происходит локализация пластических деформаций у вершины трещины, приводящая к падению значений коэрцитивной силы до исходных значений. В стали 10Г2ФБЮ образование магистральной трещины сопровождается

ростом коэрцитивной силы, что связано с протеканием рассеянной пластической деформации в поле концентрации напряжений.

Исследвоание изломов сталей с полосчатыми структурами при испытаниях толстостенных образцов и анализе разрушений элементов крановых конструкций показывает, что ориентированная полосчатая структура способствует расслоению металла и препятствует росту усталостных трещин только в ряде частных случаев нагружения. Усатновлено, что сталь 10Г2ФБЮ с меньшим содержанием перлита и, соответственно, с меньшими толщинами перлитных полос в структуре обладает более высоким сопротивлением усталостному разрушению, чем сталь 09Г2С. С точки зрения рационального использования запаса циклической прочности, обосновано преимущество применения стали 10Г2ФБЮ после термической обработки, позволяющей получить ферритно-бейнитную структуру.

Основные результаты и выводы

¡.Предложены оригинальные структурные параметры полосчатых структур ферритно-перлитных сталей контролируемой прокатки (типа 09Г2С и 10Г2ФБЮ), характеризующие степень деформации зерна, масштаб прослоек по отношению к размеру зерна и жесткость полосчатой структуры. Введенные параметры позволяют классифицировать полосчатые структуры по количественным показателям, дополняя классификацию действующих стандартов.

2. Установлена взаимосвязь формы и размеров пластических зон в вершинах усталостных трещин с параметрами структурной неоднородности низколегированных сталей:

• низкоуглеродистые марганцево-кремниевые стали (типа 09Г2С), образующие в процессе контролируемой прокатки полосчатую структуру с толщиной ферритных полос порядка размера ферритного зерна и степенью неравноосности деформированного зерна 0,71, характеризуются периодичностью образования пластических зон в форме «усов». Такая же периодичность отмечается в образовании макрополос остановки фронта трещины в усталостных изломах;

• низкоуглеродистые стали с микролегированием (типа 10Г2ФБЮ), формируют в процессе контролируемой прокатки мелкозернистую полосчатую структуру с неплотным расположением перлитных прослоек, характеризуемым отношением толщин ферритных и перлитных прослоек до 5,4 и степенью неравноосности деформированного ферритного зерна 0,59. Такая структура определяет непрерывный монотонный рост пластических зон в форме «тюльпана» и более однородный макрорельеф поверхности излома.

• из сравнения двух типов пластических зон по морфологическим, дюрометрическим и магнитным характеристикам отмечен более интенсивный рост пластической зоны при ее монотонном развитии.

3. Установлено, что в низколегированных сталях, упрочненных в процессе контролируемой прокатки, циклическое нагружение вызывает разуп-

рочнение в сильнодеформированной области пластической зоны. Снижение показателя микротвердости у берегов магистральных трещин составляет 8 и 15 % от исходного значения, а размеры микрозон - 0,7 и 1,2 мм соответственно для сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ.

4. В слабодеформированной пластической зоне стали 10Г2ФБЮ микротвердость сохраняется на уровне исходного значения, как следствие равенства вкладов процессов разупрочнения и упрочнения, в отличие от стали 09Г2С, в которой упрочнение отмечено увеличением микротвердости на 9 %. Следствием различия данных процессов является различие в кинетике разрушения низколегированных сталей различной структурной неоднородности.

5. Получены кинетические диаграммы усталостного разрушения в диапазонах скоростей роста трещин г-юЛ.ЛО"6 м/цикл. для стали 09Г2С и 6-10'8...4-10" м/цикл. для 10Г2ФБЮ со значениями показателей степенной аппроксимации среднего участка диаграмм п равными 3,3 и 3,1 соответственно. Вследствие аддитивного вклада деформационного и дисперсионного упрочнений микролегированная сталь имеет более высокую долговечность до образования трещины и меньшие скорости роста усталостных трещин при равной интенсивности напряжений по сравнению со сталью без микролегирующих элементов.

6. Предложена феноменологическая модель усталостного разрушения полосчатых структур поперек плоскости прокатки в условиях плоско-деформированного напряженного состояния, описывающая формирование неравномерной пластической деформации в неоднородной полосчатой структуре, возникновение касательных напряжений на границах полос структурных составляющих и распространение трещин по поверхностям границ неметалл-лических включений.

7. Для стали 10Г2ФБЮ в ферритно-бейнитном структурном состоянии построены кривые усталости и кинетические диаграммы роста малых трещин в диапазоне Ю'10...4-Ю"8 м/цикл. с показателем п =2,9. Показано, что сталь с такой структурой способствует повышению живучести металла с трещиной по сравнению с полосчатой ферритно-перлитной структурой. Полученные данные позволяют рекомендовать однородное ферритно-бейнитное структурное состояние стали 10Г2ФБЮ для изготовления из нее конструкций, работающих в режиме интенсивного циклического нагружения.

8. Результаты диссертационной работы использованы на предприятии ООО «Стройтехника» для решения конструкционно-технологических задач при разработке опорной рамы крана КБ-403Б. Замена стали 09Г2С в толстостенных элементах рамы на сталь 10Г2ФБЮ с ферритно-бейнитной структурой после контролируемой прокатки позволяет снизить толщину поясов рамы на 18 % и массу всей конструкции рамы на 10 %.

Основные публикации по теме диссертации

1. Ануфриев C.B., Дротов B.C., Маркова Г.В. Влияние режимов термообработки на характеристики динамического разрушения стали 10Г2ФБЮ // Сб. статей "Деформация и разрушение материалов - DFM2006" / под ред. Ю.К. Ковнеристого [и др.]. М.: Интерконтакт Наука, 2006. С. 341-343.

2. Ануфриев C.B., Дронов B.C. Об использовании стали 10Г2ФБЮ в опорных рамах башенных кранов. // Изв. ТулГУ. Сер. Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып. 7. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 269-275.

3. Ануфриев C.B. Комплексный подход к исследованию кинетики усталостной повреждаемости низколегированных сталей // Материалы IV Российской науч.-техн. конф. «Ресурс и диагностика материалов и конструкций». Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2009. 1 электрон, оптич. диск (CD-ROM). 5 с.

4. Ануфриев C.B., Дронов B.C. Особенности развития усталостной повреждаемости в анизотропных структурах низколегированных сталей // Актуальные проблемы прочности : Сб. тр. XLVIII Междунар. конф. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2009. С. 226-228.

5. Ануфриев C.B., Кондаурова Е.Ю., Пузочкин А.С. Методология исследования кинетики усталостной повреждаемости низколегированных сталей при различных коэффициентах асимметрии // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып.2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 197-203.

6. Дронов B.C., Кондаурова Е.Ю., Ануфриев C.B. Структурная поврежденность в пластических зонах ферритно-перлитных и аустенитно-мартенситных сталей при усталости // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып.2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 209-216.

7. Дронов B.C., Головин С.А., Ануфриев C.B. Развитие усталостных повреждений в различных конструкционных сталях // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 6. С. 21-26.

8. Ануфриев C.B., Дронов B.C. Влияние структурной анизотропии на развитие усталостной поврежденности и разрушение сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ // Вестник Тамбовского Университета. Естественные и технические науки. Т. 15. Вып.З. Тамбов: Изд-во ТГУ, 2010. С. 905-907.

Изд. лиц. ЛР №020300 от 12.02.97. Подписано в печать 1S.1t.fO Формат бумага 60x84 'Д6. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 1,2. Тираж 190 экз. Заказ 0// Тульский государственнй университет 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, пр. Ленина, 95

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Ануфриев, Сергей Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.:.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Влияние режимов контролируемой прокатки на структуру и механические свойства низколегированных сталей.

1.2. Пластическая зона и кинетика развития усталостной поврежденности.

1.3. Влияние структурных факторов на циклическую повреждаемость.

1.3.1. Влияние структурного состояния металла на усталость и вязкость разрушения.

1.3.2. Разрушение полосчатых структур.

1.4. Влияние структурных факторов, внешних и внутренних напряжений на магнитные свойства ферромагнитных сталей.

Введение 2010 год, диссертация по металлургии, Ануфриев, Сергей Валерьевич

Актуальность темы. Проблема обеспечения надежности и безопасной эксплуатации сооружений и технических устройств наряду с совершенствованием геометрии конструкций включает выбор структуры и свойств материалов, определяемых технологией производства сталей. Сейчас особенное внимание уделяется сталям нового поколения - малоуглеродистым микролегированным сталям, способным при небольшой стоимости и хорошей свариваемости удовлетворять высоким требованиям прочности и трещиностойкости. В производстве подъемно-транспортных машин, строительных конструкций и в трубной промышленности широкое применение находят низколегированные ферритно-перлитные стали контролируемой прокатки. Технология контролируемой прокатки позволила заметно поднять прочностные характеристики стали без потери пластичности. Однако, при этом в ферритно-перлитных сталях формируется полосчатая структура, имеющая строение в виде чередующихся ферритных и перлитных слоев, а свойства сталей приобретают анизотропию относительно направления прокатки. В этих условиях полосчатая структура, негативно сказывается на статической, динамической прочности и трещиностойкости сталей в направлении, перпендикулярном плоскости прокатки, являясь причиной возникновения трещин на границах ферритных и перлитных слоев и последующего разрушения. Влияние полосчатой структуры на прочность изделий наиболее заметно в сложнонагруженных элементах конструкций, выполненных из толстостенного проката, работающих в условиях плоскодеформированного напряженного состояния. При этом вопрос влияния такой структурной анизотропии на зарождение и распространение усталостных трещин, развивающихся в плоскости, нормальной к плоскости прокатки, недостаточно- изучен. Формирование представлений о механизмах усталостного разрушения полосчатых структур низколегированных сталей является актуальной научной задачей, находящей интерес с позиций прочности, долговечности и безопасной эксплуатации во многих отраслях машиностроения, в том числе при проектировании конструкций грузоподъемных кранов, работающих в условиях интенсивного нагружения;

Цель работы - установить влияние структурных состояний низколегированных ферритно-перлитных сталей после контролируемой прокатки на кинетику усталостного разрушения и долговечность с учетом особенностей развития циклических пластических деформаций и распространения фронта трещин.

В настоящей работе изучали взаимосвязь формы и размеров пластических зон в окрестностях усталостных трещин с характером их развития и кинетикой роста трещин в структурах конструкционных сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ после контролируемой прокатки. Объектом исследования служит явление усталостной повреждаемости на стадии распространения трещин в полосчатых структурах низколегированных ферритно-перлитных сталей.

Научная новизна:

- предложены новые параметры структурной неоднородности для сталей, получаемых способом контролируемой прокатки, позволяющие оценивать влияние таких структур на механические свойства при статических и циклических нагружениях;

- показано, что форма и размеры пластической зоны перед фронтом усталостной трещины взаимосвязаны с параметрами полосчатости структуры, характеризующими масштаб полос по отношению к размеру зерна, степень деформации зерна и жесткость полосчатой структуры;

- предложен метод исследования распространения фронта усталостных трещин в полосчатых структурах проката посредством пошаговых поперечных срезов трещины и микроструктурного анализа шлифов, позволяющий исследовать расслоение проката в поперечной плоскости;

- определен механизм и предложена феноменологическая модель усталостного разрушения полосчатых структур проката, заключающиеся в распространении трещин по границам прослоек структурных составляющих и неметаллических включений со ступенчатым смещением фронта трещины;

- показано, что параметры»кинетической-диаграммы усталостного разрушения, описывающие область средних скоростей роста трещин в сталях с полосчатыми структурами после контролируемой прокатки, зависят от степени макронеоднородности структуры и характера упрочнения стали.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Использование предложенных автором параметров полосчатости структур ферритно-перлитных сталей для установления влияния полосчатой неоднородности структуры на развитие циклических пластических деформаций и разрушение.

2. Морфология зон пластических деформаций при усталостной повреж-денности структур низколегированных сталей (типа 09Г2С и 10Г2ФБЮ) с различными механизмами упрочнения, полученных способом контролируемой прокатки.

3. Феноменологическая модель разрушения полосчатых структур проката, описывающая расслоения по поверхности раздела ферритных и перлитных прослоек вследствие неравномерности формирования пластической зоны, наличия неметаллических включений и действия поперечных напряжений а, при плоскодеформированном состоянии.

4. Зависимости для определения ограниченной долговечности и кинетические зависимости роста трещин от размахов коэффициентов интен-сивности напряжений для низколегированных ферритно-перлитных сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ с полосчатыми структурами и стали 10Г2ФБЮ с ферритно-бейнитной структурой.

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается: формированием аналитического материала работы на базе современных исследований в области металловедения; описанием процессов разрушения на основе данных комплекса экспериментальных исследований; рассмотрением процесса разрушения в ряде различных состояний и условий нагружения материала; сопоставлением полученных экспериментальных данных с результатами исследований других авторов; подтверждением результатов исследования промышленной апробацией.

Практическая значимость результатов:

- результаты были использованы при выборе стали по показателям прочности, ограниченной долговечности и трещиностойкости на предприятии ООО «Стройтехника», Тульская обл., г. Донской (заключение об использовании от 18.03.2010).

- предложены параметры количественной оценки полосчатости структур ферритно-перлитных сталей, позволяющие расширить классификацию, нормируемую государственным стандартом качественной оценкой;

- получены кинетические зависимости усталостного разрушения и другие механические характеристики стали 10Г2ФБЮ в различных структурных состояниях и условиях нагружения, представляющие собой важную информацию для проектирования конструкций из подобных материалов;

- результаты исследования нашли применение в учебном процессе для студентов различных уровней подготовки: бакалавра, магистра и специалиста — по курсу дисциплины «Конструкционная прочность» (спец. 190100).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях, совещаниях и семинарах: I Международная конференция «Деформация и разрушение материалов -DFM2006» (Москва, 2006); Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2008); IV Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2008); IV Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2009); XLVIII Международная конференция, посвященная памяти М.А. Криштала «Актуальные проблемы прочности» (Тольятти, 2009); III Международная» конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (Москва, 2009); V Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2010).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, включая 6 статей в рецензируемых научных журналах и трудах международных конференций и 2 - в сборниках трудов и материалов различных конференций. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературных источников из 114 наименований изложенных на 173 страницах машинописного текста, включая 75 рисунков, 14 таблиц и приложение.

Заключение диссертация на тему "Развитие усталостного разрушения низколегированных сталей контролируемой прокатки с полосчатой структурой"

Основные выводы

1. Предложены оригинальные структурные параметры полосчатых структур ферритно-перлитных сталей контролируемой прокатки (типа 09Г2С и 10Г2ФБЮ), характеризующие степень деформации зерна, масштаб прослоек по отношению к размеру зерна и жесткость полосчатой структуры. Введенные параметры позволяют классифицировать полосчатые структуры по количественным показателям, дополняя классификацию действующих стандартов.

2. Установлена взаимосвязь формы и размеров пластических зон в вершинах усталостных трещин с параметрами структурной неоднородности низколегированных сталей:

• низкоуглеродистые марганцево-кремниевые стали (типа 09Г2С), образующие в процессе контролируемой прокатки полосчатую структуру с толщиной ферритных полос порядка размера ферритного зерна и степенью неравноосности деформированного зерна 0,71, характеризуются периодичностью образования пластических зон в форме «усов». Такая же периодичность 1 отмечается в образовании, макрополос остановки фронта трещины в.усталостных изломах;

•• низкоуглеродистые стали с микролегированием (типа- 10Р2ФБЮ), формируют в процессе контролируемой прокатки мелкозернистую полосчатую структуру с неплотным расположением перлитных прослоек, характеризуемым отношением толщин ферритных и перлитных прослоек до 5,4 и степенью неравноосности деформированного феррит-ного зерна 0,59. Такая структура определяет непрерывный монотонный рост пластических зон в форме «тюльпана» и более однородный макрорельеф поверхности излома.

• из сравнения двух типов пластических зон по морфологическим, дюрометрическим и магнитным характеристикам отмечен более интенсивный рост пластической зоны при ее монотонном развитии.

3. Установлено, что в низколегированных сталях, упрочненных в процессе контролируемой прокатки, циклическое нагружение вызывает разупрочнение в сильнодеформированной области пластической зоны. Снижение показателя микротвердости у берегов магистральных трещин составляет 8 и 15 % от исходного значения, а размеры микрозон - 0,7 и 1,2 мм соответственно для сталей 09Г2С и 10Г2ФБЮ.

4. В слабодеформированной пластической зоне стали 10Г2ФБЮ микротвердость сохраняется на уровне исходного значения, как следствие равенства вкладов процессов разупрочнения и упрочнения, в отличие от стали 09Г2С, в которой упрочнение отмечено увеличением микротвердости на 9 %. Следствием различия данных процессов является различие в кинетике разрушения низколегированных сталей различной структурной неодно-родности.

5. Получены кинетические диаграммы усталостного разрушения в диапазонах скоростей роста трещин 2-10"910"6 м/цикл. для стали 09Г2С и

6-10"8.4-10"6 м/цикл. для 10Г2ФБЮ со значениями показателей степенной аппроксимации среднего участка диаграмм п равными 3,3 и 3,1 соответственно. Вследствие аддитивного вклада деформационного и дисперсионного упрочне

158 ний микролегированная, сталь имеет более высокую долговечность до образования трещины и меньшие скорости роста усталостных трещин при равной интенсивности напряжений по сравнению со сталью без микролегирующих элементов.

6. Предложена феноменологическая модель усталостного разрушения полосчатых структур поперек плоскости, прокатки в условиях плоско-деформированного напряженного состояния, описывающая формирование неравномерной пластической деформации в неоднородной полосчатой структуре, возникновение касательных напряжений на границах полос структурных составляющих и распространение трещин по поверхностям границ неметалл-лических включений.

7. Для стали 10Г2ФБЮ в ферритно-бейнитном структурном состоянии построены кривые усталости и кинетические диаграммы роста малых трещин в диапазоне 10"10.4-10"8 м/цикл. с показателем п =2,9. Показано, что сталь с такой структурой способствует повышению живучести металла с трещиной по сравнению с полосчатой ферритно-перлитной структурой. Полученные данные позволяют рекомендовать однородное ферритно-бейнитное структурное состояние стали 10Г2ФБЮ для изготовления из нее конструкций, работающих в режиме интенсивного циклического нагружения.

8. Результаты диссертационной работы использованы на предприятии ООО «Стройтехника» для решения конструкционно-технологических задач при разработке опорной рамы крана КБ-403Б. Замена стали 09Г2С в толстостенных элементах рамы на сталь 10Г2ФБЮ с ферритно-бейнитной структурой после контролируемой прокатки, позволяет снизить толщину поясов рамы на 18 % и. массу всей конструкции рамы на 10%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Работа посвящена решению задач прикладного- материаловедения, основой которых является оценка влияния структурной анизотропии проката на механические свойства в условиях усталости. Основанный на результатах данного исследования выбор материалов и режимов термомеханической обработки проката в установленных условиях нагружения позволяет обеспечить требуемую эксплуатационную долговечность в широком диапазоне циклических нагрузок. Основой для решения таких задач явилось комплексное исследование влияния особенностей структурного состояния на кинетику локализованного усталостного разрушения термомеханически упрочненного проката из низколегированных сталей, что составляет основную цель данной работы.

Библиография Ануфриев, Сергей Валерьевич, диссертация по теме Металловедение и термическая обработка металлов

1. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Головенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. М.: Металлургия, 1989. - 289 с.

2. Эфрон Л.И. Формирование структуры и механических свойств конструкционных сталей при термомеханической обработке в потоке прокатного стана. // Сталь, №8, 1995. С. 57-64.

3. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Горпинченко В.М. Предотвращение хрупких разрушений металлических строительных конструкций. М.: СП Интермет Инжиринирг, 1998. - 220 с.

4. Штремель М.А., Лизунов В.И., Шкатов В.В., Рябчиков O.A. Оптимизация структуры горячекатаной малоуглеродистой стали // Сталь 1983. №3. С. 69-71.

5. Белый А.П., Матросов Ю.И., Ганошенко И.В. и др. Толстолистовая сталь для газопроводных труб категории прочности Х80. // Сталь. №5. 2006. С. 106-110.

6. Эфрон Л.И., Литвиненко Д.А. Влияние параметров ускоренного охлаждения на структурообразование и механические свойства конструкционных сталей // Сталь. 1994. №1. С. 53-58.

7. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. - 480 с.

8. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Ударная вязкость сталей для металлических конструкций. М.: Интермет Инжиниринг, 2003. - 232 с.

9. Матросов Ю.И. Ганошенко И.В., Багмет O.A. и др. Возможности повышения предела текучести листов из высокопрочных трубных сталей Х70 и Х80. // Сталь. №2.2005. С. 74-78.

10. Одесский ГГ.Д., Рудченко A.Bi, Шабалов И.П. Термомеханическое и термическое упрочнение строительных сталей. // Металловедение и термическая обработка металлов. №3. 2005. С.34-42

11. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М;: Металлургиздат, 1963.-272 с.

12. Романив О.Н., Андрусив В.Н., Борсукевич В.И. Трещинообразова-ние при усталости металлов // ФХММ. 1988. Т. 24, № 1. С. 3 21.

13. Афанасьев Н.Н. Статистическая теория усталостной прочности материалов. Киев: Изд-во АН УССР, 1953.- 105с.

14. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов.- М.: Металлургия, 1980, 208 с.

15. Механика разрушения и прочность металлов: Справочное пособие: В 4х т. /Под общей ред. Панасюка В.В. Т. 4 — Киев: Наукова думка. 1990 680 с.

16. Ботвина JI.P. Кинетика разрушения конструкционных материалов. -М.: Наука. 1989.-230 с.

17. Клевцов Г.В. Пластические зоны и диагностика разрушения металлических материалов. М.: МИСИС, 1999. - 112 с.

18. Yokobori Т., Tapaka М., Hayakawa Н. et. с. Fatigue crack propagation behaviour of mild steel and high strength steels // Rep. Res. Inst. Strength and Fract. Mater. Tohoku Univ. 1967. Vol. 3, №2. P. 39 -71.

19. Yokobori Т., Kiyoshi S., Yaguchi H. Observations of microscopic plastic zone and slip band zone at the tip of fatigue crack // Ibid. 1973. Vol. 9, №1. P. 1-10

20. Ботвина JI. P., Клевцов Г.В. Кинетика развития зон* пластической деформации при усталостном разрушении // ФХММ. 1981. № 1. С. 39 44.

21. Клевцов Г.В*., Ботвина Л.Р. Микро- и макрозона пластической деформации как критерии предельного состояния материала при разрушении // Пробл. прочности. 1984. № 1. С. 77 82.

22. Klevtsova N.A., Klevtsov G.V., Frolova О.А. Local stress state at the crack tip and martensitic transformation in plastic zones // Прочность и разрушение материалов и конструкций. -М.: РАЕ, 2005. С. 61 64.

23. Херцберг Р. В'. Деформация имеханика разрушения конструкционных материалов / Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1989. 575 с.

24. Романив О.Н. Вязкость, разрушения конструкционных сталей. — М.: Металлургия, 1979.- 176 с.

25. Панасюк В.В., Осташ О.П., Костык Е.М. Зарождение усталостных трещин у концентраторов напряжений // ФХММ. 1985. № 6. С. 3 — 10.

26. Панасюк В.В., Осташ О.П., Костык Е.М. О связи характеристик циклической трещиностойкости материалов на стадии зарождения и роста трещин // ФХММ. 1986. № 6. С. 46 52.

27. Осташ О.П., Панасюк В.В. К теории зарождения и роста усталостных трещин // ФХММ. 1988, № 1. С. 13 - 21.

28. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Пер. с яп. Киев: Наук, думка, 1978. - 352 с.

29. Ботвина JI.P., Клевцов Г.В., Маркочев В.М., Бобринский А.П. О корреляции размера циклической зоны пластической деформации и скорости усталостного разрушения стали 15Х2МФА при низких температурах // Пробл. прочности. 1982. №7. С. 27-30.

30. Романив О.Н. Структурная механика разрушения новое перспективное направление // ФХММ. 1981. № 4. С. 28-45.

31. Романив О.Н., Шур Е.А., Ткач А.Н. и др. Кинетика и механизм роста усталостной трещины в железе // ФХММ. 1981. № 1. С. 57 66.

32. Жаркова H.A., Ботвина JT.P., Тютин M.P. Стадийность накопления повреждений в низкоуглеродистой стали в условиях одноосного растяжения // Металлы. 2007. № 3. С 64 71.

33. Опарина И.Б., Тютин М.Р. Структурные уровни пластической деформации и разрушения в условиях усталости // Металлы. 2004. № 4. С 93 84.

34. Романив О.Н., Ткач А.Н. Микромеханическое моделирование вязкости162разрушения металлов и сплавов // ФХММ. 1977. № 5. С. 5 22.

35. Миллер К. Дж. Усталость металлов прошлое, настоящее и будущее // Завод, лаб. 1994. Т. 60, № 3. С. 31 - 44.

36. Саррак В.И., Филиппов Г.А. В кн.: Проблемы металловедения и физики металлов. М., Металлургия, 1973. Т. 2. С. 134- 140.

37. Bathias С., Pelloux R.M. Fatigue crack propagation in martensitic and austenitic steels // Ibid.- 1973, № 5. P. 1265-1273.

38. Роней M. Усталость высокопрочных материалов // Разрушение / Под ред. Г. Либовица. М.: Мир, 1976. - Т. 3. - С. 473-527.

39. Дронов B.C., Ботвина JI.P., Блинов В.М. и др. Кинетика развития малых усталостных трещин в стали при циклическом нагружении // Металлы. 2006. №5. С. 112-122.

40. Жегина И.П., Гордеева Т.А., Дроздовский Б.А. Фрактографическое исследование образцов при повторно-статическом растяжении // Заводская лаборатория 1967. №7. С. 874-878.

41. Ботвина JI.P., Лимарь Л.В., Логовиков Б.С. Оценка параметров скачко-обарзного роста усталостной трещины в компрессорных лопатках из титанового сплава ВТЗ-1 // ФХММ. 1981. «1. С. 71-74.

42. Forsyth P.J.E. Fatigue demage and crack growth in alluminium alloys // Acta Metal. 1963. Vol. 11. №7. P. 703-715.

43. Barenbatt G.I. Botvina L.R. Incomplete self-similarity of fatigue in the linear range of crack growth // Fatigue Eng. Mater. Struct. №3. P. 193-202.

44. Ботвина Л.Р., Тютин M.P. Формирование каскада пластических зон при циклическом нагружении малоуглеродистой стали // Докл. РАН. 2008. Т. 417, №5. С 635-638.

45. Тютин М.Р. Кинетика множественного разрушения сталей простатическом и циклическом нагружении: Дис. . канд. техн. наук. М.: ИМЕТ РАН, 2006. 157 с.

46. Терентьев В.Ф. Усталостная-прочность металлов и сплавов. М.: Ин-термет Инжиниринг, 2002. - 288 с.

47. Терентьев В.Ф., Пойда В.Г. Влияние размера зерна1 на сопротивление усталости металлов. — В сб.: Усталость и вязкость разрушения металлов. М.: Наука, 1974. С. 109-140.

48. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975.-455 с.

49. Котречко С.А. Статистическая модель хрупкого разрушения ферритно-перлитных сталей //Металлофиз. и нов. техн. 2001. V. 23. №1. С. 103-122.

50. Yoder G.R., Cooley L.A., Crooker T.W. 50-fold difference in region II fatigue crack propagation resistance of titanium alloys. A grain — size effect // Trans. ASME. J. Eng. Mater. And Technol. 1979. Vol. 101, № 1. P. 86 90.

51. Броек Д. Основы механики разрушения (Broek D. Elementary engineering fracture mechanics). Лейден, 1974. Пер. с англ. M.: Высш. Школа, 1980. - 368 с.

52. Разрушение. Т. 6. Разрушение металлов. Под ред. Либовица Г. Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1976 г. 469 с.

53. Бернштейн М.Л., Одесский П.Д., Грюнвольд Т.М. Упрочнение сталей для металлоконструкций по схеме ТМО с деформацией в межкритическом интервале температур // ТиТОМ. 1983. №10. С. 19-22.

54. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Горпниченко В.М. Предотвращение хрупких разрушений металлических строительных конструкций. М. : СП Ин-термет Инжиниринг, 1998. - 222 с.

55. Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности / Л.Р. Ботвина; отв. ред. И.И. Новиков; Ин-т металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН. М.: Наука, 2008. - 334 с.

56. ГОСТ 30415-96 Межгосударственный стандарт (Россия, Украина, Казахстан, Белоруссия). «Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и микроструктуры металлоконструкции магнитным методом». Введен 01.01.1998.-М.: Изд-во стандартов, 1979. - 18 с.

57. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. — Минск: Наука и техника, 1980. 184 с.

58. Вида Г.В. Горкунов Э.С. Шевнин В.М. Мангитный контроль механических свойств проката. — Екатеринбург: УрОРАН, 2002. 251 с.

59. Михеев М.Н., Бида Г.В., Камардин В.М., Аронсон Э.В. объединение методов неразрушающего контроля и статистического прогнозирования механических свойств стального проката. // Дефектоскопия, 1985. №5. С.45-48.

60. Мельгуй М.А., Матюк В.Ф. Крутикова J1.A. Контроль горячекатаного проката сталей Зсп и Юсп с помощью приборов ИМА-5А. // Заводская лаборатория, 1988. №4. С.65-68.

61. Kersten M. Zur Theorie der ferromagnetischen Hysterese und der Anfangspermeablitat // Phis. Zs. 1943 Bd 44. 3/4 p. 63-77.

62. Neel L. Nouvelle theorie du champ coercitiv Physica. // 1949. v. 15 №1-2 p. 225-234.

63. Кондорский Е.И. К теории коэрцитивной силы мягких сталей. // ДАН СССР. 1949. т. 64. №1. С.37-40.

64. Берншпгейн MJL, Займовский В JL Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1970. 472 с.

65. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1968. 400 с.

66. Горкунов Э.С., Федоров В.П., Бухвалов А.Б., Веселов И.Н. Моделирование диаграммы деформирования на основе измерения ее мегнитных характеристик. // Дефектоскопия. 1997. №4. С.87-95.

67. Кулеев В.Г., Горкунов Э.С. Механизмы влияния внутренних и внешних напряжений на коэрцитивную силу ферромагнитных сталей. // Дефектоскопия. 1997. №11. С. 11-18.

68. Стереометрическая металлография. Салтыков С.А. Изд. 3-е М: Металлургия, 1970, 376 с.

69. Когаев В.П., Махутов H.A., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник М.: Машиностроение 1985. - 224 с.

70. Нуриева С.К., Бердин В.К., Караваева М.В., Ахунова А.Х. Формирование мелкозернистой структуры в титановых сплавах при горячей деформации в условиях двухкомпонентного нагружения. // Деформация и разрушение материалов. №9, 2008. С. 40-46.

71. ГОСТ 25.502—79. Методы механических испытаний-металлов. Методы испытаний на усталость — Введ. 01.07.86. М.: Изд-во стандартов, 1979. - 25 с.80; Школьник JI.M. Методика усталостных испытаний: Справочник. М.: Металлургия, 1978. 302 с.

72. Нейбер Г. Концентрации напряжений. / Пер. с нем. И.Н. Лебедева. М.: Гостехиздат, 1947, 204 с.

73. ГОСТ 25.504-82 Методы расчета характеристик сопротивления усталости. -Введ. 01.07.83. -М.: Изд-во стандартов, 1982. 55 с.

74. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазного наконечника.—Введ. 01.01.77. -М^: Изд-во стандартов, 1976. 35 с.

75. ГОСТ 5640-68. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. Введ. 31.10.68. - М.: Изд-во стандартов, 1968. - 18 с.

76. Скороходов В.Н., Одесский П.Д., Рудченко A.B. Строительная сталь. -М.: ЗАО «Металлургиздат», 2002. 624с.

77. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. -М.: Наука, 1993. 252 с.

78. Кулеев ВТ., Вида ТВ., Атангулова JI.B. О возможности использования зависимости остаточной намагниченности от упругих напряжений для неразрушающего контроля в стальных ферромагнитных конструкциях // Дефектоскопия. 2000. № 12. С. 7-20.

79. Дронов B.C., Кондаурова Е.Ю., Ануфриев C.B. Структурная поврежденность в пластических зонах ферритно-перлитных и аустенитно-мартенситных сталей при усталости. // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.2. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2009 г. С. 209-216.

80. Дронов B.C., Головин С.А., Ануфриев C.B. Развитие усталостных повреждений в различных конструкционных сталях. // Деформация и разрушение материалов, 2010. № 6. С. 21-26.

81. Дронов B.C., Головин С.А. Влияние прокатки на усталостные свойства стали 08Х14АН4МДБ // Производство проката. 2006, № 11. С. 36 39.

82. ГОСТ 1778-70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. Введ. 09.12.1971. - М.: Изд-во стандартов, 1978. -35 с.

83. Ануфриев C.B., Дронов B.C. Особенности развития усталостной повреждаемости в анизотропных структурах низколегированных сталей. // Актуальные проблемы прочности : Сборник трудов XLVIII Международной конференции. Тольятти : ТГУ, 2009. С. 226-228.

84. Ануфриев В.И., Стеценко П.И., Дронов B.C. и др. Анализ условий работы элементов конструкций козлового крана КК-20-32 // Безопасность труда в промышленности. 2001, № 10. С.32 34.

85. Дронов B.C., Сальников В.Г. Структурная схема шарнирного узла козлового крана и его долговечность // Автоматизация и современные технологии. 2001, №8. С. 8-11.

86. Дронов B.C., Чуканов А.Н. Эксплуатационные повреждения и ремонтопригодность ездовых балок мостовых перегружателей // Изв. ТулГУ. Сер. Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып. 2 Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. С. 251 -256.

87. Гринберг Е. М., Архангельский С. И., Тихонова И. В. Дисперсия свойств как мера структурной неоднородности сплавов // Заводская лаборатория. 1996, №10. С. 15-19.

88. Ануфриев C.B., Дронов BIG. О повышении работоспособности металлоконструкций башенных кранов // Тяжелое машиностроение, 2007, №1. С. 40-42.

89. Гольдштейн М. И., Фарбер В. М. М. Дисперсионное упрочнение стали., «Металлургия», 1979. 208 с.

90. Дронов B.C., Головин С.А. Усталостная долговечность углеродистых и легированных сталей // Прочность и разрушение материалов и конструкций. -М.: РАЕ, 2005. С. 98-101.

91. Дронов B.C., Головин С.А. Ограниченная долговечность и трещиностойкость сталей высокой и средней прочности // Материаловедение. -2004, № 12. С. 41—47.

92. Ануфриев С.В., Дронов B.C. Об использовании стали 10Г2ФБЮ в опорных рамах башенных кранов. // Известия ТулГУ. Сер. Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып. 7. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 269-275.

93. Безлюдько Г.Я., Мужицкий В.Ф., Попов Б.Е. Магнитный контроль (по коэрцитивной• стиле) напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций. // Заводская лаборатория. 1999. №9. С. 53-56.

94. Вакуленко И.А., Перков О.Н. Влияние морфологии и дисперсности цементита на усталостную прочность углеродистых сталей. // Металлы. 2008. №3. С. 52-55.

95. Вакуленко И.А., Перков О.Н., Раздобреев В.Г. О механизме влияния размера зерна феррита на усталостную прочность низкоуглеродистой стали. // Металлы. 2008. №3. С. 56-59.

96. Ануфриев C.B., Дронов B.C. Особенности развития усталостной повреждаемости в анизотропных структурах низколегированных сталей. // Актуальные проблемы прочности: Сборник трудов XLVIII Международной конференции. Тольятти : ТГУ, 2009. С. 226-228.

97. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. Введ. 01.01.1979. - М.: Изд-во стандартов, 1978. — 11 с.