автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Комплексная оценка структурного и энергетического состояния сталей различных классов по предельным механическим характеристикам и критериям разрушения синергетики

На правах рукописи

ии^ЬБЗО 1

Чегуров Михаил Константинович

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРНОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ МЕХАНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ И КРИТЕРИЯМ РАЗРУШЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о 5 ДЕЛ

Нижний Новгород - 2008

003456301

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Вениамин Аркадьевич Скудное

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Юрий Иванович Матвеев кандидат технических наук Владимир Викторович Галкин

Ведущая организация: ОАО «ГипроГАЗцентр» г. Нижний Новгород

Защита диссертации состоится 26 декабря 2008 года в 13.00 час на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 НГТУ по адресу: 603600, Нижний Новгород, ГСП 41, ул. Минина 24, корп. 1, ауд. 258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ

Автореферат разослан «2о » ноября 2008 года

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

В. А. Ульянов

Общая характеристика работы

Актуальность темы: Тенденции развития современного машиностроения характеризуются значительным усилением требований к живучести структур при длительной безаварийной эксплуатации как конструкций и машин в целом, так и отдельных деталей. Для успешного решения указанных проблем необходима оценка повреждаемости структуры материалов при различных напряженно-деформированных состояниях, сильно влияющих на наступление предельного состояния и снижение ресурса изделий. Наличие разной исходной технологической поврежденности структуры и развитие эксплуатационной повреждаемости на разных стадиях приводит к неопределенности в общей деградации структуры, возникновению трещин и разрушению. Ввиду локальности процесса повреждения ресурс конструкционных материалов, по существу, определяется ресурсом их опасных зон. В этих зонах имеют место быть концентраторы напряжений и сложное взаимодействие различных конкурирующих факторов (эволюция структуры, релаксация напряжений, масштаб по общему уровню слабых мест, их геометрия и т. д.). Решению этих проблем посвящены многочисленные работы С. Н. Журкова, Я. Б. Фридмана, Я. М. Потака, Н. Н. Дави-денкова, У. М. Савицкого, В. И. Владимирова, В. И. Бетехтина, В. JI. Колмогорова, Ю. Н. Работнова, М. Я. Дзугутова, В. В. Рыбина, В. А. Лихачева, Л.С. Кремнева, Ю. М. Мешкова, В. М. Финкеля и многих других.

В целом к изучению предельного состояния металлов применяется системный подход, однако относительно анализа работоспособности многих специальных, коррозионностойких сталей он развит недостаточно. Примером этого служат возникающие аварии в технике. Поэтому одной из важных задач металловедения при обеспечении надежности техники является системное использование физических представлений и моделей связи процессов пластической деформации и разрушения для прогнозирования предельных характеристик металлов с использованием минимального числа факторов состояния. В ряде работ показано, что множество факторов структуры, определяющих поведение предельного состояний конструкционных материалов можно свести к четырем: 1) силовому (прочностному), связанному с уровнем межатомных связей и структурных состояний, пропорциональному твердости; 2) временному, связанному с релаксационной способностью внутренних напряжений; 3) фактору поврежденности, связанному с дефектностью кристаллического строения атомного суб-, микро-, макроструктурного масштаба; 4) энергетическому, связанному с уровнем напряженно- деформированного состояния.

Работа выполнялась по ФЦП «Интеграция» в рамках УНЦ ПГТУ «Физические технологии в машиностроении» по направлению «Разработка научных основ низко- и высокоупрочняющих технологий на основе исследований закономерностей поведения структур, строения изломов и предельных характеристик металлов» в 2005 г. По ведомственной научной программе «Развитие научного потенциала высшей школы» по проекту: «Развитие эффективной системы научно-исследовательской работы и подготовки кадров на кафедре «Металловедение, термическая и пластическая обработка металлов» НГТУ и ее филиалах (НФ ИМАШ РАН, ОАО «Красная Этна», РУМО)» по этапам: этап 1 - «Развитие методики оценки и выбора состояний материалов на основе принципов управления предельным состоянием для совершенствования наукоемких тех-

нологий»; этап 2 - «Совершенствование наукоемких технологий на основе принципов синергетики и повышения предельного состояния металлов» с 2005 по 2006 г.

Целью настоящей работы является комплексная оценка закономерностей поведения предельных характеристик сталей аустенито-феритного, перлитного и аустенитного классов в различных структурных состояниях, с различной по-врежденностью (плотностью) при различных напряженных состояниях и их применение для оценки работоспособности изделий и выбора улучшающих взаимозаменяемых технологий термической обработки (ТО).

Основные научные задачи работы состояли в следующем:

1. Определение понятий и критериев предельного состояния сталей и методов их оценки.

2. Выбор состояний сталей различных классов, применяемых в технике после разных видов термической обработки, обеспечивающих рабочие диапазоны изменения механических свойств. Расчеты характеристик предельного состояния, новых критериев разрушения синергетики при соответствующих исследованиях структуры, физических свойств, повреждаемости при различных напряженных состояниях, отражающих их поведение при эксплуатации изделий.

3. Систематизация основных факторов - структурно-энергетических, дефектных, временных, силовых - в одинаковых диапазонах их изменения, влияющих на поведение предельных характеристик сталей.

4. Выбор обобщающих (феноменологических) уравнений связи предельных характеристик металлов с основными параметрами состояния изделий: 1) силовым - твердостью, сопротивлением разрушению, пределом текучести; 2) дефектным - плотностью, степенью разрыхления; 3) временным - соотношением скоростей релаксации напряжений и скоростями деформации; 4) энергетическим - связанным с показателем напряженного состояния; а также разработка их закономерностей.

5. Разработка автоматизированной компьютерной программы для прогнозирования поведения предельных характеристик в зависимости от перечисленных выше факторов и алгоритма ее применения для реализации закономерностей (в виде графиков) поведения предельных характеристик сталей в определенных диапазонах изменения параметров состояния.

6. Применение программы и графиков поведения предельных характеристик для решения практических задач, определения работоспособности эксплуатируемых объектов техники и выбора улучшающих взаимозаменяемых технологий термической обработки сталей.

Программа работы включала:

1) Анализ коррозионностойких феррито-аустенитных сталей (КФАС) по литературным данным и ГОСТам, трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 09Г2С, 10Г2СФ, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60 (Франция), Х70 (Италия, Япония) в различных состояниях поставки; нержавеющей стали аустенитного класса 12Х18Н10Т; стали Ст. 3. Определение их места на общей диаграмме структурно-энергетического состояния для десяти классов сталей в координатах «предельная удельная энергия деформация (энергоемкость) — твердость (абсолютная или относительная)».

2) Выбор методик для определения предельных характеристик: предела текучести, сопротивление разрушению, предельной деформации, энергоемкости, критериев зарождения и распространения трещин, времени инкубационного периода зарождения трещин, степени разрыхления, структуры и макрофракто-графий изломов и т. д.

3) Использование обобщающих (феноменологических) уравнений связи предельных характеристик с основными параметрами состояния в компьютерной программе для прогнозирования их поведения и сравнения с экспериментальными данными различных сталей.

4) Разработка и апробирование компьютерной программы при оценках поведения предельных характеристик исследованных сталей.

5) Разработка алгоритма использования компьютерной программы и полученных графических закономерностей поведения предельных характеристик для решения технологических и эксплуатационных задач: а) для оценки состояния КФАС и других классов сталей после различных технологий ТО; б) для оценки работоспособностей нержавеющих сталей в колоннах синтеза пента-карбонила железа; в) выбора взаимозаменяемых технологий ТО сталей.

Объекты и предмет исследования

Объектами исследования являются специальные стали, подвергаемые процессам деформации и разрушения до предельного состояния.

Предметом исследования является поведение характеристик предельного состояния сталей.

Методы исследования

Экспериментальные: оптическая микроскопия (макро- и микроанализ) на микроскопах МБС-10, МИМ-7, растровом электронном микроскопе типа SAMSUNG SEM 515 с применением цифрового фотографирования; рентгено-структурный анализ (ДРОН-2); измерение релаксации напряжений (оригинальная автоматизированная установка); механические испытания (УМЭ-ЮТ, компаратор ИЗА-2, КМ-50-1, Роквелл (ТК-2), Виккерс (Zwick), ПМТ-3, МК-30); измерение плотности (аналитические весы АДВ-200); акустические испытания (система «АСТРОН-И»); испытания на зарождение трещин при коррозии под напряжением (схема трехточечный изгиб).

Аналитические: компьютерное моделирование, подбор обобщающих уравнений для предельных характеристик, написание компьютерной программы (с использованием Access 2003), расчеты характеристик предельного состояния, расчёты точности эксперимента.

Научная новизна работы

1. Установлены закономерности поведения предельных характеристик сталей с различной исходной структурой, упрочняемостью, плотностью (повреж-денностью), работающих в агрессивной среде, при различных напряжённых состояниях и нагрузках.

2. Выявлены основные факторы - временные, силовые, повреждающие, энергетические, определяющие поведение предельных характеристик сталей.

3. Установлены диапазоны изменения основных факторов состояния материала в зависимости от условий эксплуатации изделий техники.

4. Обобщены уравнения связи характеристик предельного состояния сталей с указанными факторами.

5. Разработана компьютерная программа «Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей» для прогнозирования поведения предельных характеристик сталей.

Практическая ценность работы

1. Разработан алгоритм применения компьютерной программы для моделирования и получения графиков поведения предельных характеристик конкретных марок сталей и сплавов в зависимости от четырех факторов состояния в заданных диапазонах их изменения.

2. Установлены закономерности поведения предельных характеристик сталей 17Г1С, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х70, Х60, Х50,12Х18Н10Т, и КФАС, имеющих диапазоны изменения предела текучести 190 -s- 750 МПа, сопротивление разрушению 400 1200 МПа, относительного удлинения (сужения) 10 ^ 74 (20 85) %, энергоемкости Wc 200 -4500 МДж/м3, синергетических критериев зарождения (распространения) трещин 0,22 + 6,6 (0,25 * 11,3 (МДж/м3)2 xl О5) в зависимости от основных факторов (временных, силовых, повреждающих, энергетических), необходимых для выбора взаимозаменяемых сталей и состояний по критериям работоспособности.

3. Установлена связь значений предельных характеристик с видом изломов исследованных сталей после разных ТО с уровнем напряженных состояний при кручении и растяжении, с величинами ударной вязкости, с временем инкубационного периода зарождения трещин, что позволяет более объективно оценивать надежность структур.

4. Проведен анализ повреждаемости, предельных деформаций и расчет устойчивости корпуса деформированного стакана (инв. № 041156) колонны синтеза пентакарбонила железа из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и предложена сталь 10ХСНД для ее замены.

5. Приведен метод прогнозирования изменения плотности от степени деформации на примере стали 20Х20Н14С2.

6. Использован алгоритм прогнозирования предельных характеристик 250 марок сталей, имеющихся в базе компьютерной программы. База может быть расширена на любое количество марок сталей и сплавов применяемых в промышленности.

7. Предложена методика выбора взаимозаменяемых технологий термической обработки сталей, обеспечивающая заданный уровень механических свойств.

Апробация работы

Работа доложена на 10 конференциях: на IV, V, VII Международных молодежных научно-техн. конф., 2005, 2006, 2008г. - Н. Новгород. НГТУ; на Всероссийской методической конференции «Информационные технологии в учебном процессе» 6.11.2005г. - Н. Новгород. НГТУ; на Международном междисциплинарном симпозиуме «Фракталы и прикладная синергетика». Москва 1417 ноября 2005 г. РАН ИМЕТ; на 10, 11, 12, 13 Нижегородских сессиях молодых ученых «Татинец» 2005-2008 г. Н.Новгород; доклад на научной конференции к 90-летию НГТУ октябрь 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, включая свидетельство на программу для ПК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка литературы и приложения. Содержит

текст на 235 страницах, 62 таблицы, 169 рисунков (включая фотографии макро-и микроструктуры), список литературы из 100 наименований, приложения в виде акта промышленного использования результатов исследований деформированного стакана колонны синтеза пентакарбонила железа, свидетельства о регистрации компьютерной программы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основе анализа литературных данных показано, что предельное состояние материала - многофакторное, комплексное понятие, отражающее поведении металлов под нагрузкой при соответствующем напряженно-деформированном состоянии, включающее представления о достижении предельной нагрузки (напряжения - предела текучести, предела прочности, сопротивления разрушению), предельной деформации (упругой или пластической), предельной (критической) величины разрыхления (изменения плотности), предельной энергоемкости материалов с разной морфологией структуры. Предельное состояние в кристаллических телах не может наступить без предшествующей пластической деформации. Диаграмма деформационного упрочнения кристаллических тел при заданных условиях (температура, скорость деформации, напряженное состояние) является показателем механического поведения металлов, которое на микроуровне определяется процессами: зарождением пластических сдвигов (движением дислокаций) в локальных зонах сильного возбуждения кристалла (металла) при критических напряжениях; релаксацией напряжений при движении дислокаций; образованием разных дислокационных структур; взаимодействием дислокаций, вызывающих как деформированное упрочнение, так и повреждаемость структуры, которая обратным образом влияет на наступление предельного состояния при соответствующем уровне напряженно- деформированного состояния.

Уровень диаграммы упрочнения почти не зависит, а протяженность сильно зависит от механической схемы деформации из-за ее влияния на вероятность процессов разрушения (зарождения, накопления, объединения и распространения трещин). Последнее требует разработки метода прогнозирования поведения предельных характеристик металлов на основе учета максимального числа физических, технологических и эксплуатационных факторов.

Все виды исходной и текущей поврежденности (технологической в пределах 1,2-1,8 %, эксплуатационной в пределах 0,5-2%) снижают характеристики предельного состояния. Представить общую картину связи уровня предельного состояния с каким-либо критерием (прочности, предельной деформации и т. д.) и характером поведения критериев предельного состояния материалов с другими факторами - температурой, скоростью нагружения, напряженным состоянием, характером нагрузки (циклической, статической, постоянной, переменной) -невозможно без фактора поврежденности.

Таким образом, предельное состояние материалов зависит от четырех взаимосвязанных и конкурирующих между собой факторов: силового, временного, дефектного (поврежденность), напряженно- деформированного (энергетического уровня).

Все перечисленные факторы состояния являются вероятностными функциями, поэтому наступление предельного состояния можно представить по формуле Эйнштейна из общих термодинамических соотношений

W=exp (S/k) ~ exp (5тек- 5рвкД)~ ехр{-У5/Д}, (1),

где5тек, SpuHc- значения энтропии системы в текущем и равновесном состояниях, к - константа Больцмана, Js - диссипативный поток энергии, равный производной энтропии по температуре, /р- время релаксации. Соотношение конкурирующих потоков определяет развитие и итог пластической деформации.

В синергетике показано, что если процессов много и они связаны между собой, то общая скорость явления взаимодействия определяется самым медленным, а если не связаны - то самым быстрым. При деформации поликристаллов установлено, что определяющими (самыми быстрыми) для итога пластической деформации являются: в области низких (-30-60 К) температур - теплопроводный эффект (теплопроводность в 100 раз выше, чем при 293К); в области средних температур - процессы размножения движения дислокаций; в области высоких (-0,95 К) температур - диффузионный эффект (коэффициент самодиффузии на несколько порядков выше, чем для средних температур). Поэтому в поведении предельного состояния большую роль имеет соотношение скоростей релаксации напряжений и нагружения.

Проблема прогнозирования поведения предельных характеристик металлов с различной поврежденностью (несплошностью) структуры при различных напряженных состояниях и нагрузках является актуальной, она решается частично для отдельных объектов, но до сих пор развита недостаточно и не может развиваться без системного учета всех перечисленных факторов, всегда имеющих вероятностный характер. Устанавливаемые эмпирические величины и графики поведения предельных характеристик (предела текучести, предела прочности, сопротивления разрушению, предела выносливости (усталости), предельной деформации, плотности, твердости, предельной удельной энергии и т.д.) оказываются каждый раз зависящими от случайного сочетания многих факторов и параметров состояния (плавка, состав, чистота), поэтому часто не предсказуемы.

Поставлена цель и сформулирована конкретная задача исследований.

Во второй главе перечислены методики экспериментальных исследований. Исходными материалами для настоящей работы являлись коррозионно-стойкие феррито-аустенитные стали (КФАС, 28 марок, 25 состояния), трубные стали 17Г1С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60 (Франция), Х70 (Италия, Япония), а для сравнения при определении механических характеристик исследовались стали 09Г2С и 10Г2ФБ; нержавеющие стали 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т; сталь Ст. 3; материалы Мь М2, М3 (относятся к закрытым) использовались для оценки времени инкубационного периода зарождения трещин. Описаны экспериментальные методы исследований: макро- и микро- структурный анализ; измерение твердости, микротвердости; рентгено-структурный анализ для определения фазового состава; акустические испытания для определения упругих модулей; механических испытаний на растяжение, осадку, кручение для определение ат, ав, 6, щ трехточечный изгиб для определения времени инкубационного периода зарождения трещины; измерение плотности методом гидростатического взвешивания; релаксации напряжения для определения предела микропластичности и глубины релаксации; ударную вязкость; расчёт критериев структурно-энергетического состояния; оценка точности эксперимента.

Приведенные в главе 2 методы исследования позволили: произвести оценку состояний материалов по всем основным прямым и косвенным показателям состояния исследованных сталей, установить диапазоны их изменения, которые использованы для прогнозирования.

В третьей главе приведены результаты проведенных исследований.

В таблице 1 представлены расчеты предельной удельной энергии, критериев зарождения и распространения трещин (вычисленные по относительному сужению и удлинению по формулам 2 - ¿) КФАС и трубных сталей, оу

От +

Wc-

К -,Vc

(1-У)

In

1

1-у,

(2), (4),

Wr =

ат +aB([ + S)

ln(l + 5)

KpT = 0,75 • Wc -oy

(3), (5).

где 1Ус - предельная удельная энергия (МДж/м3), ат - предел текучести (МПа), Од - предел прочности (МПа), §- относительное удлинение, у/ - относительное сужение, Кэт - критерий зарождения трещины, КРТ - критерий распространения трещины.

Марка стали Состоя нив НВ, МПа Wc, (суж) МДж/м3 Wc, (УДЛ) МДж/м3 Кзт (суж) Крт, (МДж/м3)2х 105 (суж) Кзт (УДЛ) Крт, (МДж/м3)2 хЮ'(удл)

20Х20Н14С2 Пост 1800 386 167 1,29 0,86 0,56 0,37

12Х21Н5Т Пост- 2100 270 84 0,84 0,64 0,26 0,20

17Г1С 01220x12,0 мм, (21 год) Очаг разр 2300 1028 148 2,23 3,54 0,32 ,51

Осн. мет. 2170 1163 168 2,35 4,32 0,34 0,620

14Г2САФ (II) (24 года) Осн. мет. 2360 630 128 1,28 2,31 0,36 0,472

Х70 01420x16,5 мм, (Япония, 17 лет) Очаг разр 2050 752 122 1,34 3,16 0,22 0,5

Осн. мет. 2190 1565 115 2,6 7,04 0,19 0,517

Предельные диапазоны энергоемкости сталей представлены на рисунке 1 (рассчитанные по истинному сужению) различных классов после термообработок (отжиг, нормализация, улучшение): КФАС - Wc от 115 до 2000 МДж/м3; ау-стенито-мартенситные - Wc от 150 до 950 МДж/м3; аустенитные - Wc от 200 до 600 МДж/м3; ферритные - Wc от 250 до 1150 МДж/м3; перлито-мартенситные -Wc от 300 до 1050 МДж/м3; перлитные - Wc от 250 до 1800 МДж/м3; мартен-ситные - Wc от 350 до 1700 МДж/м3; мартенсито-ферритные - Wc от 700 до 1130 МДж/м3; мартенсито-стареющие - Wc от 650 до 2700 МДж/м3. Диаграмма структурно-энергетического состояния (СЭС) в координатах WC-HB позволяет определять взаимозаменяемые технологии. Если значения Wc и НВ одинаковы при двух технологиях, то они становятся эквивалентными по СЭС; разные технологии, приведшие эти материалы в одну точку, так же становятся эквивалентными (взаимозаменяемыми). Эквивалентные состояния обеспечивают одинаковую работоспособность материалов.

В таблицах 2-4 представлены результаты исследования уникального объекта колоний синтеза пентакарбонила железа - стали 12Х18Н10Т после 15 лет-

ней эксплуатации. На рис. 2-4 представлена структура стали 12Х18Н10Т (после эксплуатации), на рис. 5 - диаграммы упрочнения, на рис. 6 - кривые релаксации напряжений до и после термической обработки.

О 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

НВ (МПа)

Рисунок 1 - Зависимость предельной удельной энергии деформации (рассчитано по сужению) от твердости различных классов сталей: 1 - КФАС, 2 - аустенито-ферритных, 3 - аустенитных, 4 - ферритных, 5 - перлито-мартенситных, 6 - перлитных, 7 -мартенситных, 8 - мартенсито-ферритных, 9 - мартенсито-стареющих

Таблица 2 - Механические и энергетические свойства стали 12Х18Н10Т (после 15 лет эксплуатации), полученные при испытаниях на растяжение _

Состояние, ТО От, Н/мм2 Vo.2, Н/мм2 <Ув, Н/мм2 S, % V. % HRC Нц (Н/мм2) Wc, МДж/м3 (суж) Wc, МДж/м3 (уда)

Исходи. (Тем. №1) 566 585 961 35 70 22 3750 1536 280

Исходи. (Тем.№2*) 475 544 933 26 60 18 2920 872 191

Исходи. (Темп.№2) 572 591 803 23 69 18,6 3220 1462 161

Исходи. (Темп.№3) - 588 858 23 70 21 3420 1534 95

Зак. 10000С выд. 90 мин, вода (Тп. №1) 309 317 823 36 76 14 3600 1169 331

Тоже (Тп. №2) 349 384 897 37 67 13 3800 858 385

Таблица 3 - Результаты испытаний стали 12Х18Н10Т (после 15 лет эксплуатации) на осадку при разных температурах ___

Состояние Тисп s, <30.2, Ртах Нц Плоти, р Е, ГПа Ц

(иС) % МПа (кг) (Н/мм2) (кг/м3)

Зак 1000иС, выд. 20 24 355 6000 2910 7795 201 0,31

90 мин, охл. в воде

Исходный 300 41 375 6000 3140 7720 237 0,25

Исходный 600 50 463 6000 4350 7681 189 0,34

Рисунок 2 - Сталь Рисунок 3 - Сталь Рисунок 4 - Сталь

12Х18Н1 ОТ исходная 12Х18Н1 ОТ исходная 12Х18Н1 ОТ. Зак. 1000°С, структура, хЗбО структура, xl 000 выд. 90 мин, вода, хЗбО

сталь 12Х18Н10Т,

ТО закалка: нагрев о

до 1000 С, выдержка 90 мин. вода

сталь 12Х18Н10Т,

ТО отжиг: нагрев

о

500 С, выдержка 90 мин., воздух

Таблица 4 - Результаты релаксации напряжений стали 12Х18Н10Т (после 15 лет эксплуатации) после различных термообработок

№ обр.

Состояние

Дет*, МПа

а/а*

о

сталь 12Х18Н10Т, после экспл. 15 лет (темплет №1 и №2)

0 0,5 1 1,5 0 0,5 1 1,5

\е %/Е

а б

Рисунок 5 - Зависимость истинного напряжения от корня истинной деформации при растяжении стали 12Х18Н10Т, после эксплуатации 15 лет, темплет №1 (а); ТО - закалка 1000°С, выдержка 90 мин, вода (б)

О 200 400 600 800 1000

а, МПа

Рисунок 6 - Кривые релаксации стали 12Х18Н10Т: I - образец 1-1-2 (после эксплуатации), 2 - образец 1-2-2 (закалка 1000°С, выдер. 90 мин, вода), 3 - образец 1-3-1 (отжиг: нагрев 500°С, выдержка 90 мин., охлаждение на воздух)

¡2 о

На рис. 7 представлена макроструктура излома стали 10Г2ФБ, полученная при испытании на ударную вязкость; на рисунках 8 и 9 - фрактограммы того же образца. Анализ изломов образцов подтверждает результаты расчетов энергетических характеристик.

На рисунках 10 и 11 представлены зависимости Кзт (рассчитанные по относительному удлинению) от КРТ (рассчитанное по относительному сужению) для стали категории прочности Х70. Из графиков видно, что в интервале величины Кзт от 0 до 0,2, КРТ ведет себя либо монотонно, либо уменьшается, а когда Кзт больше 0,2, КРТ увеличивается. Этот же эффект подтвержден на 5 марках стали (33 мест вырезки образцов для испытаний, как в очаге разрушения, так и основного металла).

Рисунок 7 — Сталь 10Г2ФБ, макрофотография излома образца, нормализация 950°С, х2,2

Рисунок 8 - Фрактограмма стали 10Г2ФБ на РЭМ после нормализации при 950°С. Общий план образца (надрез сверху), х10,6

Рисунок 9 - Фрактограмма стали 10Г2ФБ после нормализации при 950°С на РЭМ. Зона зарождения трещины,х50,5

— ♦

^—1

-я—-1 • * <

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

[ »1

Кзт (по удл)

Рисунок 10 - Зависимость КРт(Кзт) стали Х70, имеющих разброс удлинения по основному металлу от 2 до 1015 % (места вырезки Пунга- Ухта-Грязовец, 586,35 км Сосногорское, срок эксплуатации 14 лет): 1 - очаг разрушения; 2 - осн. металл

Кзт (по удл)

Рисунок 11 - Зависимость Крт(Кзт) стали Х70 осн. металла: 1 - Пунга-Ухта- Грязовец, экспл. 17 лет; 2 -Ухта - Торжок, экспл. 20 лет; 3 — Иунга- Ухта- Грязовец, экспл. 19 лет; 4 - Ухта - Торжок, экспл. 24 года; 5 - Сертификат Италия

В выводах по главе 3 показаны интервалы изменения предельных величин: можно записать следующим образом: 8= 10 ■*■ 75 %; ц/ = 20 * 85 %; НВРе = 900 + 6000 МПа; Дрт = 0,2 -г 2 %; оТ = 190 - 750 МПа; св = 400 - 1200 МПа; Wc = 200 + 2500 МДж/м3; Кзт = от 0,2 до 6,6; КРТ = от 0,25 до 11,3 (МДж/м3)2х 105.

В четвертой главе на основе системного подхода разработана компьютерная программа «Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей» (Свидетельство о регистрации № 2006613421). Теоретической базой для создания программы расчетов механических характеристик предельного состояния металлов и методики прогнозирования их поведения в деталях машин в зависимости от произвольного соотношения факторов являлись зависимости характеристик предельного состояния металлов от силовых, временных, энергетических и повреждающих факторов, получаемых из испытаний на растяжение (в работах В. А. Скуднова).

Уравнения, отражающие связь указанных выше предельных характеристик с перечисленными ниже факторами выглядят следующим образом:

Р = А)е

Г нв

„ Fe

и т = ат е

нв

\V о

1

1--

\-V

,п F ^

'■ Яру——

1-V

1п

ьпреà

~£У+Т

1-Е,

РХ

НВ

Fe

-2

\°Т

(5), (7), (9),

S к ~ $кое

<т_1 =-

НВ

Sk

КцЫ

НВ

„Fe

-2

Ы

1

(6), (Ю),

Я 1 ~Ерх

In

1

где р- конечная плотность металла; ро - начальная плотность металла; и? - скорость релаксации напряжения; ид - скорость деформации; НВ - твердость по Бринелпю; от - предел текучести; от0 - начальный предел текучести; сг/е - предел текучести по железу; П - показатель напряженного состояния; ц/ - относительное сужение; £рх - степень разрыхления металла; & - сопротивление разрушению; Бко - начальное сопротивление разрушения; где £пред - предельная деформация до разрушения; гу - упругая деформация; ст./ - предел усталости; Яц- коэффициент формы цикла; N - число циклов приложения нагрузки до разрушения;

Данная программа написана на языке VBA, состоит из семи компонентов: просмотр металлов, поиск металлов, редактирование металлов, графики части № 1 (графики зависимостей разных характеристик металлов от соотношения скоростей релаксации и нагрузки), графики части № 2 (графики комплексов разрушени^^^^^^^^^^^^^шки параметров графиков, окно базы.

^■гдзпирсвзимв ut-зялоз.

i

I :

Графини зависимх-тс-й разных характеристик

График» группы На2

<Тг

ir _ К2гг

Рисунок 12- Выбор компонентов работы (а) и критериев работоспособности(б)

13

Рисунок 13 - Окно выбора построения графиков

Примеры моделирования поведения предельных характеристик стали 12Х18Н10Т при 20°С (кривая 1) и 550°С (кривая 2), ир/ид=0,1 рис. 14:

0,008 0,006

!

0,004

)

0,002 0

V.

1200

1000

800

с

а 600

от 400

200

0

ч

600 300

о

100 300 500 700 900 1100 1300 1500 Предел тек., МПа

1600 : 1200 jj 800 400 O

1 ! i г 4

Í i --Т

¡ L, Г

РГ i !

300 700 1100 1500 1800 Sk, МПа

1.2 1.4 1.6 1,8 E предел

3

100 300 500 700 SOO 1100 1300 1500 Предел те«., МПа

т

...

cá 4

SOO Wc

100 300 500 700 SOO 1100 1 300 1 500 Предел me, МПа

Рисунок 14 - Зависимости предельных характеристик стали 12Х18Н10Т: а) р(П), б) Ерх(П), в) <тт(П), г) 8К(П), д) £пред(П), е) \Ус(ат), ж) Wc(Sк), з)^с(£пРЕд)? И) Кзт(\Ус), К) КуКСТт), Л) Крт(\¥С),м) Крт(стт)

В пятой главе приведены примеры практического использования разработанной программы для прогнозирования предельных характеристик и работоспособности металлических изделий.

В примере 1 дан расчет критериев разрушения трубы из стали Х70 после 20лет эксплуатации (см. табл. 5).

Сравниваем значения и получаем следующие выводы: 1) Энергоемкость материала трубы за 20 лет эксплуатации не изменилась и составила величину 113 МДж/м3, что указывает на соблюдение закона сохранения энергии. 2) За время эксплуатации произошло превращение энергии за счет ее релаксации из более напряженных мест в окружающую структуру трубы. 3) Превращение энергии выразилось в изменении механических свойств и критериев разрушения синергетики: предел текучести снизился на 70 МПа (13 %), относительное удлинение повысилось на 3,5%, истинное сопротивление разрушению снизилось на 30 МПа (5%), незначительно. 4) Однозначного ответа об изменении (деградации) структуры трубы сделать невозможно, так как показатели прочности понизились, а пластичности - повысились. 5) Критерий зарождения трещин повысился на 0,25 - 0,215 = 0,125 ед.; это указывает на то, что структура металла стала лучше противостоять зарождению трещин. 6) Критерий распространения трещин снизился на 43671 - 38115 = 5556 ед., это указывает на то, что структура

металла стала хуже противостоять распространению трещин. 7) Последнее означает, что при еще более длительной эксплуатации трубы критерий распространения трещин снизится еще более, плотность также будет снижаться, а число появления трещин будет возрастать. 8) Новые критерии разрушения синергетики дают однозначные ответы о деградации структуры.

Таблица 5 — Механические и синергетические свойства сплава Х70 после 5 и 20 лет эксплуатации (по данным А.Н. Андронова, УГТУ)__

Параметр/значение 5 лет 20 лет

Предел текучести, МПа 520 450

Истинное сопротивление разрушению, МПа 630 600

Относительное удлинение, % 21,5 24

Предельная удельная энергия деформации, МДж/м3 112 113

Критерий зарождения трещин 0,215 0,25

Критерий распространения трещин, (МДж/м3)2 43671 38115

В примере 2 построены зависимости предельных характеристик от соотношения скоростей релаксации и нагружения изменяющихся в интервале от 0 до

1 при одноосном напряженном состоянии сталей 12Х21Н5Т, 20Х23Н13 и 08Х22Н6Т (входящие в КФАС).

Изменение степени разрыхления (ЕРХ) от соотношения скоростей релаксации и деформации (Уг/Ус/) у стали 12Х21Н5Т понизилось в 1,16 раза, у стали 20Х23Н13 - в 1,13 раза. У стали 08Х22Н6Т значения стт при изменении (Уг/Ус/) от 0 до 1 понизилось в 1,875; стали 12Х21Н5Т- в 1,9 раза; у стали 20Х23Н13 -

2 раза. Понижение предельной деформации (£пред) от (Уг/Ус/) у стали 20Х23Н13 - 1,025 раза; у стали 08Х22Н6Т - 1,06 раза; у стали 12Х21Н5Т - 1,061 раза. Увеличение Wc от £пред составляет: у стали 20Х23Н13 - в 100 раз, у стали 12X21Н5Т- в 280 раз, у стали 08Х22Н6Т- в 320 раз.

В примере 3 показан характер поведения предельных характеристик (чувствительности) трубных сталей марок 17Г1С, 14Г2САФ, Х70, Х60, для газо -и нефтепроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. Ум \УС от предельной деформации (епред) составляет: у стали 17Г2СФ (19 лет эксплуатации) - в 360 раз; у сталей Х60 (18 лет эксплуатации) и Х70 (20 лет эксплуатации) - в 540 раз; у стали 14Г2САФ (22 года эксплуатации) - в 600 раз; 17Г1С (21 год эксплуатации) - в 640 раз. Изменение (увеличение) Кзт от \УС составляет: у стали 17Г2СФ - в 8,75 раза; у стали Х70 - в 9,5 раза; у стали 17Г1С - в 8 раз; у стали 14Г2САФ - в 8,8 раза; у стали Х60 - в 8,2 раза. Изменение (увеличение) Крт от составляет: у стали Х60 — в 10 раз; у стали 14Г2САФ - в 11,5 раза; у стали 17Г1С - в 9,25 раза; у стали Х70 - в 9,8 раза; у стали 17Г2СФ — в 1,75 раза.

В примере 4 смоделировано поведение предельных характеристик для стали 12Х18Н10Т при различных температурах испытания в интервале изменения П=-2 (объемное сжатие) до П=+3 (объемное растяжение). С увеличением показателя П, степень разрыхления ЕРх увеличивается; предельная деформация еПРЕд понижается - это связано с интенсивностью механизма разрушения; предел текучести растет по параболическому закону. Анализ влияния соотношение скоростей релаксации напряжений и деформации (о//»д) для стали 12Х18Н10Т,

изменяющихся в интервале от 0,1 ДО 1 показал: степень разрыхления уменьшается с увеличением ~ в 1,2 раза; предел текучести уменьшается ~ в 5 раз; предельная деформация уменьшилась ~ в 1,04 раза.

Также в данной главе приведены результаты анализа деформации и расчета устойчивости корпуса из стали 12X18Н1 ОТ деформированного стакана колонны (инв. № 041156) синтеза пентакарбонила железа и разработка по выбору взаимозаменяемой марки стали.

Основные результаты и выводы.

1. В работе решена актуальная научно-техническая задача в получении, систематизировании и обобщении сведений об изменениях структуры, химического и фазового состава, относительной твердости, степени разрыхления (плотности), соотношения скоростей релаксации напряжений и нагружения, предельных механических характеристик (от, ов, 8К, Епред. V» и критериев синергетики К3т, КрТ, КХр), обеспечивая комплексную оценку перлитных, аусте-нитных и коррозионно-стойких ферито-аустенитных сталей после различных термических обработок, позволившие выявить в одинаковом диапазоне изменения пластичности по относительному сужению от 25 до 80% их общую природу вязкого разрушения, состоящую из зарождения, накопления, объединения и распространения трещин.

2. Установлены допустимые и критические диапазоны изменения основных факторов состояния материала в зависимости от условий эксплуатации изделий техники. Для выбора эквивалентных (взаимозаменяемых) состояний материалов и технологий предложена диаграмма СЭС в координатах М'с - НВ.

3. Для описания представлений (модели) физического металловедения о взаимосвязи процессов пластической деформации и разрушения под нагрузкой вязких (средне- и высокопластичных) сталей, применены феноменологические уравнения связи предельных механических характеристик и критериев разрушения с четырьмя основными факторами: силовыми, временными, дефектными и энергетическими (напряженно-деформированное состояние), отражающими их общие закономерности.

4. Разработана компьютерная программа «Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей», позволяющая прогнозировать поведение предельных механических характеристик, значений энергоёмкости и критериев разрушения сталей от выше перечисленных факторов, выраженных в виде многочисленных графиков, охватывающих состояния и поведение материалов в технологиях обработки полуфабрикатов и при эксплуатации изделий (всего 250 сталей).

5. Решены ряд практических задач по выбору оптимальных или взаимозаменяемых состояний сталей и упрочняющих технологий с использованием компьютерной программы, в которых достигнуты максимальные значения критериев работоспособностей: а) для трубных сталей и сталей КФАС при 50 состояниях определены значения энергоемкости, критериев зарождения и распространения трещин; б) для нержавеющей стали 12Х18Н10Т определены повреждаемость, предельные деформации и расчетные параметры устойчивости корпуса деформированного стакана (инв. №041156) колонны синтеза пентакарбонила железа, получен акт промышленного использования по результатам ис-

следований; в) установлены закономерности изменения плотности стали 20Х20Н14С2.

6. Установлена взаимосвязи критериев распространения и зарождения трещин при растяжении средне- и высокопластичных сталей: а) при значениях критерия зарождения от 0 до 0,2 у среднепластичных сталей критерий распространения трещин не зависит от его величины, т. к. условием разрушения является накопление уровня упругой энергии; б) с ростом критерия зарождения выше 0,2, критерий распространения трещин возрастает, что указывает на то, что распространение трещины контролируется процессом зарождения трещины; в) экспериментально подтверждено, что величина критерия зарождения трещины пропорционально времени до зарождения трещины.

Основные публикации по теме диссертации

1. Скудное, В.А. Механические свойства и критерии разрушения коррозионно-стойких феритно-аустенитных сталей/ В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Труды 4-го международного междисциплинарного симпозиума «Фракталы и прикладная синергетика». Москва 14-17 ноября 205г. РАН ИМЕТ - М.: «Интерконтакт Наука», 2005.-С 227-231.

2. Скуднов, В.А. Релаксация напряжений, пластическая деформация, разрушение и поведение предельных характеристик металлов с позиций термодинамики неравновесного состояния /В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Технология металлов. - 2008. - №3. - С. 6 - 8.

3. Скуднов, В.А. Поведение структуры и повреждаемость толстолистовой стали 12Х18Н10Т в конструкции колонн при производстве пентакарбонила железа / В.А. Скуднов, A.A. Хлыбов, М.К. Чегуров // Контроль. Диагностика -2007. - №12 - С.49 - 53.

4. Скуднов, В.А. Закономерность изменения плотности стали 20Х20Н14С2 /В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ -2006.-Т.57.-С 52-54

5. Скуднов, В.А. Поведение характеристик предельного состояния металлов / В.А. Скуднов, И.К. Чегуров, М.К. Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ - 2006. - Т.57. - С 41 - 43.

6. Скуднов, В.А. Анализ механических и энергетических свойств стали 12Х18Н10Т при производстве петакарбонила железа /В.А. Скуднов, М.К. Чегуров//Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ - 2007.-Т.61.- С124 - 127.

7. Скуднов, В.А., Расчёты критериев разрушения синергетики трубных сталей Х70 / В.А, Скуднов, М.К., Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ - 2008,- Т. 68. - С 88 - 90.

8. Скуднов, В.А. Релаксация напряжений и разрушение с позиций термодинамики неравновесного состояния /В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // 10 Нижегородская сессия молодых учёных. «Голубая ока», 27 февраля - 3 марта 2005г. Н.Новгород -18 с.

9. Чегуров, М.К. Комплекс для измерения релаксации напряжений в металлах и сплавах /М.К. Чегуров, М.Ю. Наумов // Тезисы докладов всероссийской методической конференции «Информационные технологии в учебном процессе» 6.11.2005г.- Н.Новгород. НГТУ 2005. С. 41

10. Скуднов, В.А., Чегуров М.К. Анализ деформации и расчёт устойчивости корпуса деформированного стакана колонны синтеза пентакарбонила железа

/В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Тезисы докл. V международной молодёжной на-учно-техн. конф. «Будущее технической науки», 19 мая 2006 г. - Н. Новгород. НГТУ,2006. - С 193-194

11. Чегуров, М.К. Испытание на релаксацию напряжений стали 12Х18Н10Т после эксплуатации в колонне синтеза // Тезисы докл. VII международной молодёжной научно-техн. конф. «Будущее технической науки», 16 мая 2008 г. - Н. Новгород. НГТУ, 2008. - С 85.

12. Чегуров, М.К. Взаимосвязь критериев зарождения и распространения трещин пластических сталей / Тезисы докладов 13-й Нижегородская сессия молодых учёных. «Татинец» (технические науки), 27 февраля - 3 марта 2008г. Н.Новгород - С 78.

13. Скуднов, В.А. Чегуров М.К. Коррозионностойкие феррито-аустенитные стали. Учебное пособие (электронная версия) / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров -Н.Новгород, НГТУ, 2006. - 73с.

14. Скуднов В.А., Чегуров И.К, Чегуров М.К. Программа для ПК « Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей». Свидетельство о регистрации № 2006613421. Зарегистрировано в реестре программ для ПК 29 сентября 2006.

15. Скуднов, В.А. Поведение .. характеристик предельного состояния: метод, разр. для лаб. и научн.-исслед. работ магистр, и аспир. по спец. 110500 форм обуч. / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров - Н.Новгород, НГТУ, 2007 -18с.

Подписано в печать 17.11.08. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 724.

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Введение.

Глава 1 Представление о предельном состояние металлов, природе, проявлениях при отказах изделий в технологиях обработки и эксплуатации (состояние'вопроса и предварительный анализ).

1.1 Определение понятий «предельное состояние», «отказ», виды и характеристики отказов и факторы, влияющие на отказы (разрушения).

1.2. Роль напряженного и деформированного состояния в наступлении предельного состояния металлов.

1.2.1 Характеристики предельного состояния упругости, прочности, пластичности и энергоёмкости металлов, определяемые по диаграмме «напряжение — деформация» при одноосном растяжении.'.

1.2.2. Влияние геометрии деталей, вида нагрузки (изгиб, растяжение, кручение, сжатие) и сложного напряженного состояния (трёх, двух, одноосное растяжение — сжатие) на предельные характеристики при разрушении.

1.2.3 Комплексные критерии для оценки предельного состояния и работоспособности металлов (твёрдость, энергоемкость, критерии.механики разрушения, новые критерии разрушения синергетики).

1.3. Роль дефектности разного масштаба и общей повреждаемости структуры в наступлении предельного состояния и отказах материала.

1.4. Роль релаксации внутренних напряжений в наступлении предельного состояния.:.

1.5. Экспериментально - корреляционные формулы связи! критериев работоспособности металлов (на примере предела усталости) с предельными механическими характеристиками металлов и модели разрушения.

1.6 Уравнения, предложенные для описания закономерностей изменения предельных механических характеристик металлов с разной температурой, скоростью нагружения, напряженным состоянием металлов с различной дефектностью (повреждённостью) от четырех основных факторов.

1.7. Анализ структурно-энергетического' состояния,различных классов сталей, используемых в промышленности.

1.7.1. Коррозионно-стойкие ферритно-аустенитные стали (КФАС) (для промышленности).;.

1.7.2. Трубные стали типа 17Г1С, Х70 (для магистральных трубопроводов);.

1.7.3.,Аустенитные стали (типа 12Х18Н10Т).

1.8. Фрактография изломов и механизмы вязкого разрушения.

1.9. Алгоритм комплексного анализа предельных характеристик в момент разрушения деталей.

Выводы по главе 1.

Цель, задачи и программа работы.80,

Глава 2 Методика выполнения исследований.

2.1 Выбор материалов исследования.

2.2 Проведение микроструктурного анализа.

2:3. Механические испытания:.

2.3.1 Определение механических свойств металлов при растяжении.:

2.3.2 Определение, механических свойств металлов с I помощью-кручения.

2.3.3 Определение механических свойств металлов с помощью осадки при разных температурах испытаний стали 12Х18Н10Т.

2.3.4 Измерение твердости.

2.3.5 Измерение микротвёрдости.

2.4. Определение плотности металлов.

2.5. Испытания на релаксацию напряжений.

2.6 Методика испытания сталей и сплавов на коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) по схеме трехточечного изгиба.

2.7 Проведение рентгеноструктурного анализа.

2.8 Проведение акустических испытаний.

2.8. Г Технические данные системы «АСТРОН - И».

2.8.2 Аппаратно - программные средства.

2.8.3 Методика акустических измерений:.ЮГ

2.9. Испытания-на.ударную вязкость.

2.10 Проведение макро- и фрактографического исследований*.

2.11* Методика расчёта предельной удельной энергии ("\Ус)и критериев разрушения синергетики.•.

2.12 Оценка точности эксперимента.Г10

Выводы по главе 2'.

Глава 3 Результаты исследований.

3.1 Значения» и диапазоны изменения предельной удельной энергии критериев зарождения и распространения трещин- коррозионностойких, ферритно-аустенитных сталей (КФАС).

3.1.1 Структура КФАС.'.114'

3.1.2 Механические свойства КФАС.

3.1.3 Энергоемкость КФАС и диаграмма структурно-энергетического состояния (СЭС).116*

3.1.4 Критерии разрушения КФАС.

3.2 Значения и-диапазоны изменения предельной удельной энергии, критериев зарождения и> распространения трещин в зависимости от степени деформации, температуры, твёрдости, прочности, предельной! деформации, трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60 (Франция), Х70 (Италия, Япония).

3.2.1 Структура трубных сталей 17Г1 С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ; Х60, Х70.

3.2.2 Механические свойства трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ; Х60,Х70.

3.2.3 Энергоемкость и диаграмма структурно-энергетического состояния.трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60, Х70 в координатах «энергоемкость - относительная твердость».'.

3.2.4 Критерии разрушения трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60, Х70.

3.3. Структура, механические свойства, диаграммы упрочнения, энергоемкость, критерии разрушения, физические свойства стали 12Х18Н10Т.

3.3.1. Структура стали 12Х18Н10Т.

3.3.2 Механические свойства и диаграммы упрочнения при растяжении и осадке стали 12Х18Н10Т.

3.3.3 Измерение твёрдости и микротвердости стали 12Х18Н10Т.

3.3.4 Предельная удельная энергия стали 12Х18Н10Т после различной термической обработки.

3.3.5 Критерии разрушения стали 12Х18Н10Т.i.

3.3.6 Фрактографический анализ стали 12Х18Н10Т.

3.3.7 Рентгеноструктурный анализ стали 12Х18Н10Т.

3.3.8 Акустические испытания стали 12Х18Н10Т.

3.3.9 Результаты испытания на релаксацию напряжений стали 12Х18Н10Т (время и глубина релаксации).

3.4 Структура, механические свойства, диаграммы упрочнения, энергоемкость, критерии разрушения, физические свойства стали 10Г2ФБ.

3.4.1ч Структура стали 10Г2ФБ.

3.4.2 Механические свойства и диаграммы упрочнения при растяжении стали 10Г2ФБ.

3.4.3 Энергоемкость и критерии разрушения стали 10Г2ФБ.

3.4.4. Вязкость разрушения и фрактография изломов.

3.5 Структура, механические свойства, диаграммы упрочнения, энергоемкость, критерии разрушения, физические свойства стали 09Г2С.

3.5.1. Структура стали 09Г2С.

3.5.2. Вязкость разрушения и фрактография изломов.

3.6 Результаты испытания стали Ст. 3 на кручение и растяжение.

3.7 Определение плотности стали 12Х18Н10Т.

3.8 Результаты испытания на зарождение трещины модельных материалов Mi - М4.

3.9 Расчёты критериев разрушении синергетики при микро-, макро- и предельной энергоёмкости трубных сталей (5 сталей).

ЗЛО Напряженное состояние тела, создаваемое твёрдостью и механическим нагружением.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Обобщение представлений о поведении предельных характеристик металлов и разработка программы для прогнозирования работоспособности металлических изделий.

4.1. Энергетический анализ предельного состояния металла при растяжении, отличающегося дефектностью, релаксационной способностью и структурным состоянием (твёрдостью).v.186

4.2 Развитие методики испытание на растяжения для оценки механических свойств, предельных состояний, предельных характеристик, параметров вязкого и хрупкого разрушения и критериев разрушения синергетики для оценки работоспособности деталей машин на примере сталей в различных структурных состояниях.:.

4.3. Разработка программа для ПК «Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей» на основе системного подхода.

4.3.1. Начало работы.

4.3.2. Просмотр металлов.

4.3.3. Поиск.

4.3.4. Редактирование базы металлов.1.

4.3.5. Графики зависимостей разных предельных характеристик металлов от соотношения скоростей релаксации и нагрузки (деформации).

4.3.6 Графики комплексов разрушения синергетики.

4.3.7. Настройка параметров.

4.3.7.1. Группа графиков №1.г.

4.3.7.2. Группа графиков №2.

4.3.8. Окно базы.

4.4.9 Алгоритм практического использования разработанной программы для выполнения работ по анализу поведения предельных характеристик и критериев работоспособности различных сталей.

4.4.10 Пример №1. Выбор марки стали и определение характера поведения ее предельных характеристик в зависимости от исследованных факторов.

Выводы по главе 4.Г.*.

Глава 5 Практическое применение разработанной программы для прогнозирования предельных характеристик и работоспособности металлических изделий.

5.1 Расчет критериев разрушения трубы их стали Х70 после 20лет эксплуатации (пример 1).

5.2 Зависимости предельных характеристик от соотношения скоростей релаксации и нагружения при одноосном напряженном состоянии сталей 12Х21Н5Т, 20Х23Н13 и 08Х22Н6Т (входящие в КФАС) (пример 2).

5.3 Сравнение характера поведения предельных характеристик (чувствительности) трубных сталей марок 17Г1С, 14Г2САФ, Х70, Х60, для газо -и нефтепроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением (пример 3).

5.4. Сталь 12Х18Н10Т в различных состояниях (пример 4).

5.5 Анализ конструкции и деформации стакана колонны синтеза пентакарбонила железа после эксплуатации.

5.5.1 Внешний (наружный) анализ конструкции.

5.5.2 Возможность замены стали 12Х18Н10Т.].

5.5.2.1 Углеродистые стали.

5.5.2.2 Явление износа внутренней поверхности стакана.

5.5.3 Расчет устойчивости цилиндрического стакана.

5.5.4 Определение твердости материала из различных частей (верх, середина, низ) деформированной колонны.

5.5.5 Определение плотности стали материала деформированного стакана.

5.5.6 Определение механических свойств стали при растяжении и изгибе.

5.5.7 Определение структурных изменений.

5.5.8 Анализ строения изломов образцов.

5.5.9 Обсуждение результатов.

5.5.10 Учёт влияния коррозии и износа на изменения работоспособности стенки.

5.5.11. Выбор взаимозаменяемой марки стали для изготовления стакана колонны синтеза пентакарбонила железа для ОАО «Синтез».

5.5.11.1. Предложение по мониторингу поведения образцов различных сталей в реальных условиях эксплуатации колонны синтеза пентакарбонила!')) железа.

Выводы по главе 5.

Тенденции развития современного машиностроения, характеризуются значительным усилением требований к работоспособности и -живучести структур при длительной безаварийной эксплуатации как; конструкций, машин в целом, так и отдельных деталей. Среди первостепенных проблем становится задача повышения предельных характеристик металлов и повышения увеличения срока службы конструкций и машин. Для успешного решения указанных проблем необходима оценка повреждаемости структуры материалов при различных напряженно-деформированных состояниях, сильно влияющих на наступление предельного состояния и снижение ресурса изделий. Разная исходная технологическая поврежденность структуры и развитие эксплуатационной повреждаемости на разных стадиях, приводят к неопределенности в общей деградации структуры, к возникновению макроскопической трещины и разрушению: Ввиду локальности процесса повреждения ресурс конструкционных материалов по существу определяется ресурсом их опасных зон. В этих зонах имеет место концентраторы и сложное взаимодействие различных1, конкурирующих факторов, различные темпы процессов релаксации напряжений при изменении температур и разные темпы деградации структур во времени: Все эти вопросы входят в задачи физического металловедения. Изучение сталей и структурных состояний, обладающих различными свойствами и повышенными служебными характеристиками, является актуальной задачей для многих отраслей промышленности. В ряде работ [1] показано, что множество факторов, определяющих поведение структуры конструкционных материалов до предельных состояний при технологических и эксплуатационных воздействиях, можно свести к четырем:

1) силовому (прочностному) связанному с уровнем межатомных связей и структурных состояний, пропорциональному твердости; ;

2) временному, связанному с релаксационной способностью внутренних напряжений; ;

3) поврежденности, связанному с дефектностью кристаллического строения атомного, суб, микро, макроструктурного масштаба;

4) энергетическому, связанного с уровнем напряженно-деформированного состояния.

Такой системный подход к работоспособности многих специальных, в частности, коррозионностойких сталей, однако, развит до сих пор недостаточно. Поэтому роль технического металловедения является в обеспечении надежности техники, состоит в использовании физических представлений и программ для прогнозирования предельных характеристик металлов с использованием большого числа испытаний, выполненных самостоятельно и взятых из промышленности.

Работа выполнялась по федеральной целевой программе «Интеграция» в рамках УНЦ НГТУ «Физические технологии в машиностроении» по направлению «Разработка научных основ низко- и высокоупрочняющих технологий на основе исследований закономерностей поведения структур, строения изломов и предельных характеристик металлов» в 2005г, а также по ведомственной научной программе "Развитие научного потенциала высшей школы" по проекту «Развитие эффективной системы- научно-исследовательской работы и подготовки кадров на кафедре «Металловедение, термическая и пластическая обработка металлов» НГТУ и ее филиалах (НФ ИМАШ РАН, ОАО «Красная Этна», РУМО)» по этапам: этап 1 «Развитие методики оценки и выбора состояний материалов на основе принципов управления предельным состоянием для совершенствования наукоемких технологий»; этап 2 «Совершенствование наукоёмких технологий на основе принципов синергетики и повышения предельного состояния металлов» в период с 2005 по 2006г.

Общие выводы по работе

1. В работе решена актуальная научно техническая задача в получении, систематизировании и обобщении сведений об изменениях структуры, химического и фазового состава, относительной твёрдости, степени разрыхления (плотности), соотношения скоростей релаксации напряжений и нагружения, предельных механических характеристик (а-р, <3в> вк, Бпред> у, 8) и критериев синергетики ("^с, Кзт, КРТ, КХр), обеспечивая комплексную оценку перлитных, аустенитных и коррозионно-стойких ферито-аустенитных сталей после различных термических обработок, позволившие выявить в одинаковом диапазоне изменения пластичности по относительному сужению от 25 до 80% их общую природу вязкого разрушения, состоящую из зарождения, накопления, объединения и распространения трещин.

2. Установлены допустимые и критические диапазоны изменения основных факторов состояния материала (с?т =195+750 МПа; ав =420+1150; 8= 10+74%; \|/ =20 +85%; ^^с =200 +1500 МДж/м3; Кзт =0,22+6,6; Крт =0,25 т л г

11,3 (МДж/м ) х10 ) в зависимости от условий (температура, напряженное состояние) эксплуатации изделий техники. Для выбора эквивалентных (взаимозаменяемых) состояний материалов и технологий предложена диаграмма СЭС в координатах \Ус - НВ.

3. Достоверность и обоснованность полученных закономерностей подтверждены большим количеством экспериментальных данных, включающих измерения: плотности, релаксации напряжений, инкубационный период зарождения трещин, механических свойств, расчёты энергоёмкости и новых критериев разрушения синергетики.

4. Для описания представлений (модели) физического металловедения о взаимосвязи процессов пластической деформации и разрушения под нагрузкой вязких (средне- и высокопластичных) сталей, применены феноменологические уравнения связи предельных механических характеристик и критериев разрушения с четырьмя основными факторами: силовыми, временными, дефектными и энергетическими (напряженно-деформированное состояние), отражающими их общие закономерности.

5. На выбранных уравнениях разработана компьютерная программа «Автоматизированная система анализа поведения критериев работоспособности различных сталей», позволяющая прогнозировать предельные характеристики и критерии разрушения в широком диапазоне (изменение твёрдости; соотношение скоростей релаксации напряжений и деформации от 0,1 до 1; показателя деформационного состояния П от -2 до +3). Свидетельство о регистрации № 2006613421 от 29 сентября 2006 г.

6. Решены практические задачи по выбору оптимальных или взаимозаменяемых состояний сталей и упрочняющих технологий (с использованием компьютерной программы), в которых достигнуты максимальные значения критериев синергетики: а) для низколегированных трубных сталей и КФАС при 50 состояниях определены значения энергоёмкости, критериев зарождения и распространения трещин; б) для нержавеющей стали 12Х18Н10Т определены повреждаемость, предельные деформации и расчетные параметры устойчивости корпуса деформированного стакана (инв. №041156) колонны синтеза пентакарбонила железа; в) установлении закономерностей изменения плотности стали 20Х20Н14С2.

7. Установлена взаимосвязи критериев распространения и зарождения трещин при растяжении средне- и высокопластичных сталей: а) при значениях критерия зарождения от 0 до 0,2 у среднепластичных сталях критерий распространения трещин не зависит от его величины, т.к. условием разрушения является накоплением уровня упругой энергии; б) с ростом критерия зарождения выше 0,2, критерий распространения трещин возрастает, что указывает на то, что распространение трещины контролируется процессом зарождения трещины; в) экспериментально подтверждено, что величина критерия зарождения трещины пропорционально времени до зарождения трещины.

8. По результатам работы получен акт промышленного использования результатов исследований деформированного стакана колонны (инв. №041156) синтеза пентакарбонила железа на ОАО «СИНТЕЗ».

1. Скуднов, В.А. Предельные пластические деформации металлов / В.А. Скуднов. - М.: «Металлургия», 1989. - 176с.

2. Проников, A.C. Надежность машин / A.C. Плотников.- М.: Машиностроение, 1978 .- 592 с.

3. Олемской, А.И. Синергетика конденсированной среды / А.И. Олемской, A.A. Кацнельсон. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 336с.

4. Куликов, Д.В. Физическая природа разрушений / Д.В. Куликов, Н.В. Мекалова, М.М. Закирничная // Источник: http://mahp.oil.rb.ai/kruga/index. -Уфа, 1999.

5. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии / Справочник Киев, 1983.

6. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением / М.В. Сторожев, Е.А. Попов. М: Машиностроение, 1977. - 423 с.

7. Гуляев, А.П. Металловедение: 6-е издание, переработанное и дополненное / А.П. Гуляев. М.: Металлургия. 1986. — 544 е.

8. Гольденблат, И.И. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов / И.И. Гольденблат, В.А. Копнов. М.: Машиностроение, 1968. -192 с.

9. Катор, J1. Оценка прочности отрыва поликристаллических металлов по внутренней энергии / Л. Катор. //Проблемы прочности 1972.- С.49-53.

10. Махутов, H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / H.A. Махутов. М.: Машиностроение, 1981.-272 с.

11. Гриффите, A.A. Явление разрушения и течения в твердых телах / A.A. Гриффите. // МиТОМ 1995. №1.С. 9-14.

12. Матюнин, В.М. Метод автоматизированного экспресс контроля механических свойств покрытий / В.М. Матюнин, П.В. Волков, В.В. Кашин.

13. Матер-лы Всеросс. Научн.-техн. конф. « Сварка и смежные технологии» -М.: Изд-во МЭИ, 2000. С. 321-326.

14. Макклинток, Ф. Деформация и разрушение материалов /Ф. Макклинток, А.Аргон.- М.: Мир, 1970.- 443 с.

15. Гуляев, А.П. Трещиноведение / А.П. Гуляев // МиТОМ. 1994.-С. 17-20.

16. Куров, И.Е. Влияние вида напряженного состояния на микромеханизмы разрушения цинка / И.Е.Куров, А.И Сидорова, А.И. Сигачев. // Прикладные проблемы прочности и пластичности. Всесоюзн. Межвуз. Сб., ГГУ 1987. - С.101-107.

17. Когут, Н.Г. Трещиностойкость конструкционных материалов/ Н.Г Когут. Львов: изд. Высшая школа, 1986.-160с.

18. Методы определения сопротивления хрупкому разрушению /Сборник научных статей. М.: Мир, 1978.- 432 с.

19. Финкель, В.М. Физика разрушения / В.М. Финкель. М.: Металлургия, 1970.-300 с.

20. Скуднов, В.А. Новое решение условия разрушения Гриффитса для пластичных материалов. //5-ое Собрание металловедов России. Тезисы докл. Краснодар.: КГТУ - сентябрь 2001. - С.261-263. См. также ж-л МиТОМ,2000, №11,С. 30-31.

21. Степанов, A.B. Основы практической прочности кристаллов /A.B. Степанов. М.: Наука, 1974.-132 с.

22. Жильмо, JI. Характеристика свойств конструкционных сталей работой предельной деформации / Л. Жильмо // Современные проблемы металлургии. Сборник. 1981. - вып. 37. - С. 573-582.

23. Иванова, B.C. Синергетика и фракталы в материаловедении/ B.C. Иванова, A.C. Баланкин, И.Ж. Бунин, A.A. Оксогоев. М.: Наука, 1994.-3 83 с.

24. Трощенко, В.Т. Методы ускоренного определения пределов выносливости металлов на основе деформационного и энергетическогокритериев /В.Т. Трощенко, JI.A. Хамаза, Г.В. Цыбанев.- Киев: Наукова думка,1979.-175 с.

25. Скуднов, В.А. О взаимосвязи предельной удельной энергии деформации с критериями трещиностойкости линейной и нелинейной механики разрушения / В.А. Скуднов, А.Н Северюхин. //Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1992. - №4. - С .42-45.

26. Скуднов, В.А. Закономерности изменения плотности металлов /В.А. Скуднов, Ф.А.Богашов. //Изв. ВУЗов. Черная металлургия.-1986. №8. -С.48-53

27. Салтыков, С.А. Стереометрическая металлография / С.А. Салтыков. -М.: Металлургия, 1970. -376с.

28. Борздыка, A.M. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. Изд. 2-е, перераб. и доп. / A.M. Борздыка, Л.Б. Гецов. М.: Металлургия, 1978. — 256с.

29. Гинцбург, Я.С. Релаксация напряжений в металлах / Я.С. Гинцбург. -М.: 1957.- 170с.

30. Релаксационные явления в твёрдых телах. Труды IV всесоюзной научной конференции / под ред. B.C. Постникова. — М. Металлургия, 1968. — 260 с.

31. Физика твёрдого тела: Лабораторный практикум. В 2 т. Т. 2. Физические свойства твёрдых тел / Под ред. проф. А.Ф. Хохлова. -ННовгород: Изд-во ННГУ, 2000. 484 с.

32. Новиков, И.И. Термодинамические аспекты пластического деформирования и разрушения металлов / И.И. Новиков // Физико-механические и теплофизические свойства металлов: Сб. науч. Тр. (ИмеТ). -М.: Наука, 1976. С. 170-179.

33. Скуднов, В.А. Релаксация напряжений, пластическая деформация, разрушение и поведение предельных характеристик металлов с позиций термодинамики неравновесного состояния / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Технология металлов 2008 - №3. - С. 6 - 8.

34. Марочник сталей и сплавов / М.М. Колосков, Е.Т. Долбенко, Ю.В. Каширский и др.; Под общей ред. A.C. Зубченко М.: Машиностроение, 2001, - 672 с.

35. Воздвиженский, И.Н. Прогнозирование усталостных свойств титановых сплавов на основе анализа закономерностей их разрушения при динамических испытаниях / И.Н. Воздвиженский. //Автореферат М. 2007.

36. Скуднов, В.А. Закономерности поведения кривых усталости / В.А Скуднов // Известия вузов. Черная металлургия. 1995. - №2. - С.24-26.

37. Скуднов, В.А. Закономерности предела текучести металла / В.А Скуднов // Известия вузов. Черная металлургия. 1997. - №4. - С.25-28

38. Скуднов, В.А. Закономерности изменения энергоёмкости металлов в зависимости от параметров состояния и нагрузки / В.А Скуднов // Металловедение и металлургия. Труды НГТУ. 2005. - Т. 50. - С. 99-100.

39. Скуднов, В.А. О связи предельной удельной энергии деформации с твёрдостью стали / В.А. Скуднов, А.Н. Северюхин //Известия высших учеб. заведений. Черная металлургия. 1992. - №4. - С. 41 - 43.

40. Бетехтин, В.И Пластическая деформация и разрушение кристаллических тел. Сообщение 1-2. /В.И. Бетехтин, В.И. Владимиров, А.Г. Кадомцев, А.И. Петров. // Проблемы прочности 1979. -№7. -.С.38-45, 1979. -№8. - С.51-57.

41. Соколов, И.Я. Двухфазные стали / И.Я. Соколов. М.: Металлургия, 1974.-215 с.

42. Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. Том 22.-М.: 1988.-С. 41-95.

43. Конакова, М.А. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей / М.А. Конакова, Ю.А. Теплинский. — Санкт-Петербург, 2004. 358с.

44. Стали и сплавы. Марочник: Справ, изд. / В.Г. Сорокин и др. М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. — 608с.

45. Скуднов В.А. Анализ механических и энергетических свойств стали 12Х18Н10Т при производстве петакарбонила железа / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ 2007. С 124 — 127.

46. Герасимова, Л.П. Изломы конструкционных сталей / Л.И. Герасимова, A.A. Ежов, М.И. Маресев. М.: Металлургия, 1987. - 272с.

47. Фрактография и атлас фрактограмм / Под ред. М.Л. Бернштейна.-М.: Металлургия, 1982.-c.489

48. Владимиров, В.И. Физическая природа разрушения металлов /В.И. Владимиров.- М.: Металлургия, 1984. -280 с

49. Панин, В.Е. Структурные уровни пластической деформации и разрушения металлов / В.Е. Панин. Новосибирск: Наука, 1990.-255с

50. Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии // Материалы симпозиума к 100-летию И.А.Одинга. М.: РАН, 1996. -Ч. 1-255 е., 4.2 - 255 с.

51. Скуднов, В.А. Анализ конструкционных материалов с позиций комплексов разрушения синергетики. / В.А. Скуднов, Э.Ю. Чалков //Физические технологии в машиноведении: Сб. научных трудов. НГТУ Н. Новгород, 2000 - вып.2 - С. 101-110.

52. Болховитинов, В.Е. Атлас макро- и микроструктур металлов и сплавов / Н.Ф. Болховитинов, E.H. Болховитинова. М.: Машгиз, 1959. - 88с.

53. Гольдштейн, М.И. Металлофизика высокопрочных сплавов. Учебн. пособ. для вузов. / М.И. Гольдштейн, B.C. Литников, Б.М. Бронфин. М.: Металлургия, 1986. - 312 с.

54. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1984г. — 24с.

55. ГОСТ 3565-80. Металлы. Методы испытания на кручение. М.: Изд-во стандартов, 1980г. - 13с.

56. ГОСТ 8817-58. Осадка. М.: Изд-во стандартов, 1958г. - 14с.

57. Золоторевский, B.C. Механические испытания и свойства металлов / B.C. Золоторевский. М.: Металлургия, 1974. - 303с.

58. Испытание материалов / справ, под ред. X. Блюменауэра М.: Металлургия, 1979-448с.

59. Кивилис, С.С. Плотномеры / С.С. Кивилис М.: Энергия, 1980.280с.

60. Лившиц, Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов / Б.Г. Лившиц М.: Металлургия, 1980. - 320с

61. ГОСТ 9.901.2-89. Металлы и сплавы. Испытания на коррозионное растрескивание образцов в виде изогнутого бруса. — М: Изд-во стандартов, 1989г.

62. Углов, A.JI. Новая автоматизированная система неразрушающего контроля прочности и надёжности элементов машин и конструкций / A.JI. Углов, В.М. Попцов // Машиностроитель 1993. - №1. - С. 2-4.

63. Углов A.JL, Попцов В.М., Баталин О.Ю. Способ измерения механических напряжений в конструкционных материала. Патент на изобретение № 2190212

64. ГОСТ 9013-59. Металлы. Метод измерения твёрдости по Роквеллу. М.: Изд-во стандартов, 1959г. - 11с.

65. Золоторевский, B.C. Механические свойства металлов: учеб. для вузов / B.C. Золоторевский. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: МИСИС, 1998.-400с.

66. ГОСТ 2999-75. Металлы. Измерение твёрдости по Виккерсу. — М.: Изд-во стандартов, 1975 -30с.

67. Васильем, Д.М. Аппаратура и методы рентгеновского анализа /Д. М. Васильев, Н.И. Комяк, В.И. Кострова // СКБ РА. Л. 1972 - вып. 11 СЗ-12

68. Миркин, Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л.И. Миркин М.: Физматгиз, 1961. - 863 с.

69. Миркин, Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. Справочник / Л.И. Миркин -М.: Машиностроение, 1979. 134с

70. Комяк, Н.И. Рентгеновские методы и аппаратура для определения напряжений / Н.И. Комяк, Ю.Г. Мясников Л.: Машиностроение, 1972.-СЗ-12

71. Мальцев, М.В. Определение величины микронапряжений и размеров областей когерентного рассеяния (блоков мозаики) методом аппроксимации: метод, указ. к лаб. Работе / М.В. Мальцев; под ред. Л.Д. Соколова. — Горький: ГПИ, 1984г. 19с.

72. Скуднов, В.А. Закономерности сопротивление разрушению металлов / В.А Скуднов // Известия вузов. Черная металлургия. 1994. - №8. С.42-44.

73. Скуднов, В.А. Влияние температуры термической обработки на синергетические критерии разрушения сталей / В.А. Скуднов //Технология машиностроения. 2003. - №2. - С. 6-7.

74. ГОСТ 5632 72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. — М.: Изд-во стандартов, 1993г.-64с.

75. Пикеринг, Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей / Ф.Б. Пикеринг.- М.: Металлургия, 1982. 184 с.

76. Власов В.Т. Физическая теория процесса «деформация — разрушение». Ч. 1. Физические критерии предельных состояний металла / В.Т. Власов, A.A. Дубов. М.: ЗАО «Тиссо», 2007. - 517 с.

77. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. /Н.Д. Томашов. М. 1960. - 592с.

78. Погодин Алексеев, Г.И. Свойства металлов при ударном нагружении. / Г.И. Погодин — Алексеев // Госуд. научно-технич. изд. литер, по черной и цветной металлургии. - М. 1953. - 356 с.

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

80. Чегуров, МК. Релаксация напряжений и разрушение с позиций термодинамики неравновесного состояния /М.К. Чегуров, В.А. Скуднов //10 Нижегородская сессия молодых учёных. «Голубая ока», 27 февраля 3 марта 2005г. Н.Новгород - 18 с.

81. Скуднов, В.А. Закономерность изменения плотности стали 20Х20Н14С2 / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ 2006. - С 52 - 54.

82. Скуднов, В.А. Поведение характеристик предельного состояния металлов / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров, И.К. Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ 2006. - С 41 - 43.

83. Скуднов, В.А. Поведение структуры и повреждаемость толстолистовой стали 12Х18Н10Т в конструкции колонн при производстве пентакарбонила железа / В.А. Скуднов, A.A. Хлыбов, М.К. Чегуров // Контроль. Диагностика 2007. - №12 - С.49 - 53.

84. Чегуров, М.К. Испытание на релаксацию напряжений стали 12Х18Н10Т после эксплуатации в колонне синтеза // Тезисы докл. VII международной молодёжной научно-техн. конф. «Будущее технической науки», 16 мая 2008 г. -Н. Новгород. НГТУ, 2008. С 85.

85. Скуднов, В.А., Расчёты критериев разрушения синергетики трубных сталей Х70 / В.А, Скуднов, М.К., Чегуров // Материаловедение и металлургия. Труды НГТУ 2008. С 88 - 90.

86. Чегуров, М.К. Взаимосвязь критериев зарождения и распространения трещин пластических сталей / Тезисы докладов 13-й Нижегородская сессия молодых учёных. «Татинец» (технические науки), 27 февраля — 3 марта 2008г. Н.Новгород — С 78.

87. Василенко, И.И. Коррозионное растрескивание сталей. / И.И. Василенко, Р.К. Мелехов К.: «Наук, думка», 1977 — 265 с.

88. Металлография железа. Том 1 «Основы металлографии ( с атласом микрофотографий) Перев. с англ. М.: -Металлургия, 1972.-240с.

89. Розенфельд, И.Л. Коррозия и защита металлов / И.Л. Розенфельд -М.: Металлургия, 1969.-448с

90. Скуднов, В.А. Поведение предельных характеристик предельного состояния: метод, разр. для лаб. и научн.-исслед. работ магистр, и аспир. по спец. 110500 форм обуч. / В.А. Скуднов, М.К. Чегуров — Н.Новгород, НГТУ, 2007-18с.