автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Механохимическое поведение высокопрочных чугунов с шаровидным графитом

На правах рукописи ¿1 и^о

КУЛЕЕВА ТАТЬЯНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

МЕХАНОХИМИЧЕСКОЕ НОВ ЕДЕ 11ИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЧУГУНОВ С ШАРОВИДНЫМ

ГРАФ! ПОМ

Специальность 05.02.(11 - материалонедеине (тошпшно - энергетический комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученом степени кандидат технических наук

Уфа 2000

Работа выполнена на кафедре "Материаловедение н зашита от коррозии" Уфимского государственного нефтяного технического университета (УГНТУ)

Научный руководи Iель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

засл. деятель пачки РФ, доктор технических паук, профессор Лбдуллии 11.Г.

док юр 1СХПИЧССКПХ наук, профессор Загорский В.К.

кандидат технических наук, доцент Заринова Р.Г.

Институт проблем сверхпласгнчпостп металлов РАН

Защита состоится " 19 " декабря 2000 г. в 12 часов па заседании диссертационного совета К" 063.09.07 в Уфимском юсу дарственном нефтяном техническом университете, по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ошакоми 1ься в библноюке УП ГГУ. Автореферат разослан " ноября 2000 г.

Ученый секретарь лнсссркщшшного совета.

кандидат технических на> к ¡¡(г М.Х. Хуснпярон

п

КШ МО. &

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эффективное развитие народного хозяйства определяет постоянный рост потребления металла. В связи с этим актуальной становится задача его рационального и целенаправленного использования.

Успешное применение тех или иных материалов в высокопапряженных элементах конструкции современных машин и оборудования невозможно без знании условий их эксплуатации, механических и физико-химических свойств, рациональное сочетание которых позволяет решить многие технические задачи. Явления, происходящие при совместном воздействии на металлические конструкции силовых факторов и окружающей среды, изучаются научным направлением "Физико-химическая механика материалов", одним из важнейших разделов которого являе1ся мехапохпмпя металлов н других твердых тел. Мехаиохимпя металлов исследует взаимосвязанные явления, протекающие при механических воздействиях на твердое тело или его отдельные части, участвующие в химических и электрохимических реакциях с активными и коррозионио-активнымп средами.

Металлоконструкции, работающие в реальных условиях эксплуатации, испытывают как статические, так и периодически изменяющиеся нагрузки, сопровождающиеся одновременным воздействием на них активных сред. Частота колебаний переменных механических нагрузок может изменяться в широком диапазоне. В случае изменения частоты нагружеиня от нескольких импульсов в минуту до единичных вариаций в сутки такое комбинированное воздействие может вызвать, в частности, специфическое разрушение металла в виде малоиикловой коррозионной усталости (МКУ). Следует отмеппь, что этот вид разрушения, как правило, наблюдается в концентраторах напряжений физического и геометрического происхождений, где реализуется упру-гопластическое нагружение металла, могут сформироваться высокие остаточные напряжения, которые совместно с эксплуатационными вызывают его повышенную механохимическую активность.

В этом связи большое значение для обеспечения долговечности и надежности металлоконструкций, работающих в различных отраслях промышленности, приобретает рациональный выбор конструкционных материалов. В ряде случаев одним из путей решения такой задачи может быть использование в качестве конструкционного материала высокопрочных чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ). Благодаря комплексу уникальных механических, технологических и эксплуатационных свойств ЧШГ представляются перспективными материалами для их использования в машиностроении, нефтехимии, трубопроводном транспорте нефти, газа, промысловых сред. Помимо традиционного использования в металлургической промышленности и машиностроении (станины станков, трубы, изложницы и т. п.), чугун все чаще используется для деталей, от которых требуется наряду с высокой конструкционной прочностью высокая стойкость при воздействии на них активных и коррозпонпо-активпых сред, то есть высокая мехапохимпческая стойкость. Экономическая целесообразность использования высокопрочных чугунов обоснована их низкой себестоимостью, повышенной коррозионной стойкостью и уровнем фнзпко-механнческих свойств, близким к свойствам конструкционных сталей. Однако, сдерживающим фактором более широкого использования этого сплава является недостаточность сведений о его механо-химических свойствах.

В качестве объекта исследования в диссертации использован ЧШГ на феррнгной основе (ВЧ-45-10).

Цель диссертационной работы: исследование особенностей механо-химического поведения высокопрочных чугунов с шаровидной формой графита с разработкой на этой основе метода нера зрушающего контроля предельно допустимого напряжешю-леформпрованпого состояния металлоконструкций, изготовленных из этого сплава.

Для реализации поставленной цели в диссертации решались следующие зааачп:

1 Исследование неоднородности физико-механических и связанных с ней электрохимических свойств структуры ЧШГ.

2. Изучение особеннос'1 ей мехаиохнмнческого повеления ЧШГ в условиях одноосного растяжения и сложного напряженно-деформированного состояния.

3. Исследование природы малоцпкловои и мшюнпкловой коррозионной усталости ЧШГ.

4. Разработка неразрушающего метода контроля предельно допустимых механических напряжений в металлоконструкциях, изготовленных из ЧШГ.

Паучиап новизна.

1. Установлена незначительная неоднородноеIь электрохимических свойств на границе раздела фаз "феррит - графит" в микроструктуре ЧШГ, объясняющая их повышенную коррозионную и коррозпоппо-механнческуго стойкость.

2. Получены зависимости изменения величин электродных потенциалов и плотностей токов анодног о растворения ЧШГ п широком диапазоне изменения приложенных механических напряжений при различных схемах на-гружеиия.

3. Выявлены взаимосвязанные стадийные изменения механических (микротвердость) и электрохимических (элекфолпые тпеицналы) свойств ЧШГ в процессе малоцпкловои и малоцпкловои корротонной усталости. Показана корреляция изменений контролируемых парамефов, свидетельствующая о механохпмпческоп природе разрушения 411)1 в условиях МКУ. Установлена возможность образования мартенсит деформации при малоцикловой усталости сплава.

11 ни 1С I нчеек'лн 1КЧН10С11..

1. Ра (рабокшныи меюл пера |р\ икиопимо контроля предельно допусти-

мого (но пределу текучести сплава) напряженно-деформированного состояния металлоконструкций, изготовленных из ЧШГ, будет использоваться в АНК "Башнефть" при сооружении п эксплуатации трубопроводных систем, сформированных из груб, изготовленных нз этого сплава.

2. Полученные в диссертации зависимости мехаиохимического поведения ЧШГ используются в УГЫТУ при чтении курсов лекций по дисциплинам "Материаловедение", "Коррозпонпостойкне материалы", "Теория химического сопротивления материалов" для специализаций 17.05.06 - "Техника антикоррозионной защиты оборудования и сооружении", 17.05.01 - "Машины п аппараты химических производств и предприятий строительных материалов" и 17.05.03 - "Химическое машиностроение и аппаратостроеипе", а также при дипломном проектировании студентов специализации 17.05.06.

Анробаинн работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на: ХХХХУ1 - ХХХХХ научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых УГНТУ, Уфа, 1995 - 1999 гг.; на международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России", Уфа, 1998 г; на конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России "Новые технологии в газовой промышленности", Москва, ГАНГ, 1995 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ .

Обьем ч структура диссертации. Диссертация состоит нз введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из I 17 наименований и 2 приложений. Основной мшернал изложен на 105 страницах, включая 32 рисунка и 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассма фиваемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследования.

В нерпой главе диссертационной работы приведен аналитический обзор состояния исследуемой проблемы.

Рассмотрены основные свойства ЧШГ в сравнении с конструкционными сталями. Проведенный анализ показывает, что для ЧШГ характерны, прежде всего, значительные пластичность и вязкость, которые обусловлены шаровидной формой включений графита. Исследуемые сплайы имеют широкий диапазон механических и эксплуатационных свойств. ЧШГ на феррнтной основе, обладающие наивысшей среди серых чугунов пластичностью н вязкостью, обеспечивают изготовленным из него деталям и конструкциям повышенную хладо- и ударостойкость, хорошую свариваемость, обрабатываемость резанием, высокую сопротивляемость к статическим и циклическим нагрузкам, повышенную износостойкость. По способности выдерживать высокие механические нагрузки при незначительных деформациях ЧШГ в ряде случаев превосходит конструкционные стали и обычные серые чугуны. Предел прочности при сжатии и твердость, зависящие ог строения металлической основы, у чугуна мало отличаются ог стали. Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом не уступают но этим показателям конструкционным СК1ЛЯМ.

Имеющиеся в научной литературе сведения отмечают существенную электрохимическую гетерогенность структурных составляющих серых чугунов. При этом отмечается высокая разность электродных потенциалов между структурными составляющими в виде феррита и графита, коюрая может достигать очень высоких с точки зрения элекфохимин значений (560 мВ), ответственных за коррозионное поведение сплава. Несмотря на это, ошеча-ется высокая коррозионная стойкость ЧШГ. Для объяснения эюго, очевидно, трсбуек'Я проведение специальных, не выявленных в процессе аиалишче-

ского обзора, исследований, о механоэлектрохимнческой неоднородности составляющих микроструктуры в единой системе «феррит - графит» как структуре ЧШГ (в контакте с коррозионными средами графит выступает в роли катода, феррит - анода). Проведение таких исследований, на взгляд автора, позволило бы объяснить повышенную коррозионную стойкость сплавов.

ЧШГ могут использоваться для изготовления ответственных деталей машин, работающих в условиях циклического нагружеиия. В зависимости от структуры матрицы и условий нагружеиия в ЧШГ могут реализовываться различные механизмы разрушения. Имеются сведения о механизмах хрупкого и вязкого разрушений ЧШГ при растяжении и циклическом нагружении.

В литературе приводятся особенности коррозионного разрушения чугу-нов, которые в зависимости от характера повреждения поверхности классифицируются следующим образом: 1) равномерная или сплошная коррозия, когда сечение детали ослабляется равномерно; 2) местная коррозия (на отдельных участках); 3) межкристаллитная коррозия (по границам зерен); 4) избирательная коррозия, выражающаяся в разрушении одной из структурных составляющих. Считается, что наименее опасен первый вид коррозии.

Проведенный аналитический обзор свидетельствует о том, что практически отсутствуют сведения об исследованиях ряда проблем, связанных с мехапохпмнческнм поведением ЧШГ. К ним, в первую очередь, следует отнести: недостаточность сведений об особенностях механохпмического поведения ЧШГ в условиях одноосного и сложного напряженно-деформированного состояний, природе его механоэлектрохимнческой неоднородности, механизмах малопикловой и малоцикловоп коррозионной усталости.

Проведенный анализ состояния исследуемой проблемы позволил сформулировать основные цели и задачи исследования, а также обосновать их актуальность.

Во второй главе представлены использованные в работе известные и

разработанные автором оригинальные методики проведения исследовании.

Использованные в работе методы проведения микроструктурных исследований, измерения твердости и мпкротвердости, регламентированные действующими стандартами, проводились в строгом соответствии с последними. Обработка экспериментальных данных осуществлялась общепринятыми методами.

Механохнмнческпе исследования проводились на образцах ЧШГ в сконструированной электрохимической ячейке по специально разработанной методике в условиях одновременного воздействия на них коррозионных сред и механических растягивающих напряжений, создаваемых разрывной маши-пой, с одновременной фиксацией величин последних и записью значений электродных потенциалов металла вплоть до его разрушения.

Исследования кинетики механохнмического поведения исследуемого сплава в условиях трехточечного изгиба проводились на плоских образцах в специальной струбцине по разработанной методике с одновременным измерением разности электродных потенциалов.

Усталостные н коррозиопно-усталостпые испытания ЧШГ проводились на специально разработанной установке, позволяющем осуществлять консольный изгиб образцов и. подвод коррозионной среды при МКУ. Измерение мпкротвердости и электродного потенциала проводились по мере накопления усталостных повреждений после наработки определенного числа циклов, причем частота измерений была максимальной на первых циклах нагруже-ння, когда происходит наиболее интенсивное и непрерывное накопление пластической деформации с ростом числа циклов.

Качественный рентгенофазовый анализ чугуна после наработки определенных чисел циклов нагруження проводился на дифрактометре ДРОН-ЗМ в Си-Кц-излучении (\=1,54178А) с использованием плоского графитового мо-нохроматора на дифрагированном пучке, методом шагового сканирования.

После наработки различного числа циклов усталости снимались П01ен-шюдипамические поляризационные кривые в специальной электрохнмиче-

ской ячейке для оценки динамики изменения скоростей коррозии.

Измерения электродных потенциалов в ходе проведения различных исследований (мехапоэлектрохимическая неоднородность структуры, механо-хпмпческое поседение чугуна в условиях сложпонаиряжепного состояния, оценка механоэлектрохпмпческой неоднородности металла по периметру стальных и чугунных труб) проводились при помощи специальных электрохимических щупов (хлор-серебряный электрод сравнения).

Третьи глава посвящена результатам исследования мехаиохимического поведения ЧШГ.

В связи с отмеченной выше существенной микроструктурной неоднородностью, присущей серым чугунам, прямыми измерениями величин электродных потенциалов монокристалла графита н Армко-железа (модель фер-ритиой матрицы) установлено значение разности этих потенциалов, равное 450 мВ. При этом потенциал графита оказался равным минус 50 мВ, а Арм-ко-железа - минус 500 мВ. Измерялись также значения их мпкротвердостн: 33 МПа и 1400 МПа соответственно. На образцах ЧШГ проводились исследования механоэлектрохпмпческой неоднородности в единой системе "феррит - графит" как структуре ЧШГ. На специально подготовленных микрошлифах сплава произведена оценка напряженно! о состояния металлической матрицы в окрестностях графитовых включений по мпкротвердостн. Так, микротвердость феррита между двумя графитовыми включениями составляет 1430 МПа. По мере приближения к графитовому включению наблюдается повышение мпкротвердостн феррита, которая вблизи графитового включения достигает величины 1700 МПа (в 1,2 раза выше, чем на Армко-железе). Микротвердость же самого графита как структурной составляющей ЧШГ оказалась равной 570 МПа, что па два порядка выше значений, полученных на монокристалле. Таким образом, на границе раздела фаз в микроструктуре ЧШГ формируется значтельная неоднородность механических свойств, которая согласно теоретическим представлениям механохнмнн металлов, должна сопровождаться соответствующим разблагороживаиием электродного потен-

циана феррита с максимальным его значением на границе раздела фаз "феррит - графит", так как любые изменения актнвпосш металла, связанные с его упрочнением, должны сопровождаться компенсирующим изменением величины его электродного потенциала в сторону более отрицательных значении. Для подтверждения вышесказанного, применительно к полученным значениям мнкротвердостн, на основе известных зависимое!ей теоретически была определена разность электродных потенциалов на границе "феррит - графитовое включение", которая составила 14 м13. Последнее является следствием того, что максимальная разность значений мнкротвердостн структурных составляющих ЧШГ в единой матрице его микросчруклуры, ответственных за термодинамическое состояние системы, оказывайся существенно более низкой ио сравнению с ее значением, определенном в работе при раздельном исследовании этих фаз. Это связано, на взгляд автора, всесторонним обжатием структурных составляющих в процессе кристаллизации чугуна и объясняет повышенную коррозионную стойкость ЧШГ.

Для оценки поведения ЧШГ в условиях одноосного растяжения в различных коррозионных средах (3 % хлорид натрия, он же с добавками соляной кислоты и щелочи: рН=7, рН=4, рН=9) ио сравнению с воздухом были получены его кривые растяжения, приведенные па рис.1. Наблюдаемое повышение условных пределов прочности, текучее!и н понижение пластичности в кислой среде обьясняется явлением, называемым водородной хрупкостью. Это происходит вследствие наподороживання сплава, сопровождающегося его упрочнением и охрупчивапием, в результате протекания электрохимической реакции катодной деполяризации. С ростом р! 1 в нейтральной п щелочной средах происходило пластифицирование ЧШГ за счет известною хемомехаипческо! о эффект. Эти среды, снижая новерхнос Iими ио!енцпаль-ный барьер, оказывали пластифицирующее дейсжие на поверхносшын слой сплава и способствовали уменьшению значений условных пределов прочности и текучесш с сошвшствуюшнм росюм нластчжкги

Рис.1. Кривые растяжения ЧШГ В ходе механохимнческих исследовании оценивалась степень разблаго-роживапия ЧШГ в условиях равномерного одноосного растяжения образцов исследуемого сплава. При этом в режиме непрерывной записи строились зависимости изменения разности электродных потенциалов в функции приложенных растягивающих напряжений в средах с различным рН. Полученные результаты приводятся на рис.2.

Рис.2. Разблагорожпвапие ЧШГ в зависимости ог приложенных растягивающих напряжений

Большая разность потенциалов в кислой среде объясняется вышесказанным (р(^ст прочности сплава приводит к увеличению его термодинамической неустойчивости). В нейтральной и щелочной средах разность потенциалов Д<р уменьшается в связи со снижением предела прочности и соответствующим повышением термодинамической устойчивости сплава.

Получены также зависимости изменения абсолютных величин электродных потенциалов (рнс.З) и плотностей токов анодного растворения в функции приложенных растягивающих напряжений. Анализ зависимостей позволяет выделить характерные общие закономерности изменения мехапо-хнмической активности ЧШГ, согласующиеся с классическими представлениями механохимии металлов. В области нагруження вплоть до достижения значениями напряжений величин, соответствующих условному пределу текучести сплава (около 300 МПа), наблюдается незначительный сдвиг величин электродных потенциалов в сторону отрицательных значений, что может быть объяснено разрушением оксидных пассивирующих пленок.

I{лпряжеппя о. МПа

Рнс.З. Зависимость электродного потенциала от приложенных растягивающих напряжении .Резкое скачкообразное разблагорожпвание ЧШГ интенсивно начинает проявляться на стадии деформационного упрочнения в связи с ростом напряжений за пределом текучести, что с позиций механохимии металлов мо-

жег быть объяснено трансформацией дислокационной структуры сплава с образованием плоских скоплений дислокаций, ответственных за повышение его механохимической активности. Полученные результаты подтверждают тесную корреляционную связь электрохимического поведения ЧШГ с их структурно-энергетическим состоянием. Ход зависимости плотностей тока анодного растворения от величин приложенных растягивающих напряжений качественно соответствует рассмотренной на рис.3, что отражает естественную взаимосвязь контролируемых параметров.

В диссертационной работе приводятся также результаты исследования кинетики мехапохимнческого поведения исследуемого сплава в условиях трехточечного изгиба. Полученные зависимости изменения разности электродных потенциалов от приложенных изгибающих напряжений аналогичны зависимостям при одноосном растяжении, приведенном па рис.2. Последнее подтверждает классические представления механохимии металлов о чувствительности пх электродных потенциалов лишь к абсолютной величине напряжений, не зависящей от схемы нагружения.

Известно, что при одновременном воздействии переменных механических напряжений и коррозионных сред, металлоконструкции наряду с ускорением общей коррозии подвержены МКУ. Малоцнкловая усталость проявляется при общем превышении рабочими напряжениями в стенке конструкции предела текучести, а также в случае локальной пластической деформации, например, в концентраторах напряжений (трещина, надрез, резкий переход формы сечения, наличие сварных швов, резьб, прессовых соединений и др.), несмотря па то, что вся конструкция работает на общем фоне упругих напряжений.

В диссертации показано, что при переменном механическом нагружеипн мешлла и одновременном воздействии коррозионных сред, параметры, определяющие термодинамическое состояние системы (микротвердость, электродный |101енцпал) динамически стадийно изменяются. Эти изменения отличаются сложной кинетикой протекания, включающей в себя чередование

стадий упрочнения и разупрочнения сплава.

При испытаниях на воздухе (рис.4) на ранних стадиях нагружеппя (100 циклов) упругая энергия искажении решетки значительно растет, что с позиций теорий прочности и пластичности может быть объяснено интенсивным образованием плоских скоплений дислокаций в плоскостях скольжения. Это находит свое отражение в более чем 1,5 кратном повышении микротвердостп сплава. После достижения некоторой критической плотности дислокаций в преимущественных для скольжения плоскостях, начинается процесс многократного поперечного скольжения, приводящий к активному размножению дислокаций и распространению их внутри всего объема металла. Упругая энергия искажений при такой перестройке уменьшается, как и плотность дислокаций в плоскостях скольжения.

8000 7000

С

Ч 6000

г?

| 5000

а

у

| 4000

и

2 зооо 2000 1000

Lav

L] ■

i V г

/ /

> У

800

Í2

700

f

600 §

а

500 I

XX

400 3

ч

300 1

с;

О

200

100

1000

Число циклов. lg N

Рис.4. Зависимость микротвердостп (1) и электродных потенциалов (2) ЧИП" от числа циклов нагружеппя при малопнкловой усталости Это, в свою очередь, приводит к резкому падению микрогвердост и до значений, даже меньших, чем у сплава в исходном состоянии. 11ри дальнейшем повышении числа циклов нагружеппя описанное поведение сплава повторяется, и при 12000 циклов микротвердость в 2 раза превышает исходную, что и вызывает, в конечном итоге, его разрушение.

При испытаниях в присутствии 3 % хлорида натрия (МКУ) наблюдается иная картина (рис.5). На начальных циклах нагружения образовавшиеся плоские скопления дислокаций резко повышают механохимическую активность металла, что согласно теоретическим представлениям механохнмнн металлов в присутствии коррозионной среды облегчает интенсивный выход дислокаций из объема в его нриноверхностные слон вследствие действия известного пластифицирующего хемомеханнческого эффекта.

юоо

Число циклов, ^ N

10000

Рис.5 Зависимость микротвердостн (1) и электродных потенциалов (2) ЧШГ от числа циклов нагружения при малоцикловой коррозионной усталости Устанавливается термодинамически более равновесное состояние кристаллической решегкп сплава (микротвердость практически не изменяется до 100 циклов нагружения). В дальнейшем, дополнительный приток дислокаций за счет хемомеханнческого эффекта из объема поддерживает высокую запасенную энергию и плотность дислокаций. В связи с этим в приповерхностных слоях создается высокая концентрация дислокации и дефектов упаковки, то есть теперь уже образуется своеобразный потенциальный барьер, препятствующий выходу дислокаций. Наблюдается интенсивный рост микротвердостн до его максимального значения в условиях МКУ ЧШГ. Причем наблюдаемая амплитуда колебании контролируемого параметра в условиях МКУ

значительно превосходит ее величину при малоцикловой усталости сплава.

Достигнутое деформационное упрочнение поверхности, повышая химический потенциал сплава, приводит к активному механохимическому растворению запирающего слоя в коррозионной среде, усиливается электрохимическое растворение сплава, то есть происходит стимуляция хемомехаииче-ского эффекта. Возникает своеобразная обратная связь: воздействие коррози-опно-активиой среды вызывает ускоренное деформационное упрочнение приповерхностных слоев металла, которое, в свою очередь, усиливает растворение приповерхностных слоев металла, приводя к повторению подобного цикла. Это способствует тому, что при дальнейшем даже небольшом увеличении числа циклов нагружения (4000) происходит малоцикловое корро-зпонно-усталостное разрушение сплава. В условиях проведенных исследований показано, что сплав при МКУ значительно быстрее (примерно в 3 раза) вырабатывает свою долговечность. Это, по-видимому, является следствием накопления микроразрушений сплава под влиянием больших пластических деформаций, ускоряемых воздействием активных сред, которые в дальнейшем развиваются в крупные несплошностп и трещины, ведущие к макрораз-рушеншо.

Изменение стационарного электродного потенциала ЧШГ в связи с усталостью и коррозионной усталостью достаточно четко коррелирует с описанными выше колебаниями микротвердости. Это согласуется с классическими представлениями механохнмин металлов. Деформационное упрочнение металла повышает его механохимическую активность (сдвиг электродного потенциала в область более отрицательных значении).

После наработки определенного числа циклов нагружения проводились микроструктурные и рентгенофазовые исследования ЧШГ. Анализ полученных микроструктур сплава показывает, что с ростом числа циклов нагружения происходят существенные изменения металлической матрицы сплава: дробление зерен на отдельные блоки, появление на фоне зерен феррита характерных "новых" структурных составляющих, по внешнему виду наномп-

нающих иглы мартенсита. Причем мпкротвердость таких структурных составляющих соответствовала твердости закаленной углеродистой стали. Наблюдается также выкрашивание графитовых включений в микроструктуре сплава.

Для установления природы таких структурных составляющих ЧШГ, подвергнутого малоцнкловому усталостному нагруженшо, был проведен качественный рентгенофазовый анализ сплава в состоянии поставки (рис.б), после наработки 12000 циклов иагружеипя на воздухе (рис.7) и 500 циклов в растворе 3 % хлорида натрия.

При этом были идентифицированы две реперные линии отражения мартенсита - (101 )М и (110)М. Кроме того, па рентгенограмме образца, испытанного на воздухе, присутствует линия отражения аустеннта (111)А, что свидетельствует о его образовании при циклическом нагружении образца на воздухе.

1 20

и -а

с;

>ч

с 2

I- ю

л н и о

й и

<5 ь

0

41 42 43 44 45 46

Угол дифракции 20. грал.

Рис.6 Рентгенограмма ЧШГ в состоянии поставки

Поскольку интенсивность рентгеновского рефлекса от ферритнон фазы многократно превышает интенсивности рефлексов ог аустешпа и мартенсита, количества эшх фаз значительно уступают количеству феррита. На рентгенограмме образца, пспьпаппого в 3 % растворе хлорида натрия, рефлексы

(111)А, (101)М, (110)М не выявились, что свидетельствует о том, что в ходе циклической деформации в присутствии активной среды аустеиитная и мар-тенситная фазы не образуются. Интенсивность этих отражений не превосходит колебания фона.

Таким образом, можно заключить, что при циклическом иагружении ЧШГ на воздухе образуется некоторое количество аустенпта, который затем претерпевает частичное фазовое превращение с образованием мартенсита деформации. Известно, что превращение аустенпта в мартенсит происходит без изменения химического состава твердого раствора, не требует диффузионного перераспределения углерода и состоит только в переходе гранецеи-трированной решетки в объемноцентрнрованную, то есть является бездпф-фузионным. Мартенсит содержит в растворе столько же углерода, сколько исходный аустенит.

20

10

1 \ \

(Ю15М ) ' \ (ПО У

(П1)А \/\г\1 \ / лля/

-г

М

41

42 43 44 45

Угол дифракции 20, град

46

Рис.7. Рентгенограмма ЧШГ при малонпкловоп усталости (12000 циклов)

Поэтому при испытании ЧШГ па воздухе мартенсит деформации образуется в результате прямого аустенитно-мартенсптного превращения под воздействием энергии пластической деформации. Появление же аустенпта можно связать с локальным нагревом феррита вблизи включений графита в

структуре ЧШГ как концентраторов напряжений при жестком усталостном нагруженни в упругонластической области деформаций. Это приводит к частичному а->у превращению. В порядке обсуждения, может быть рассмотрено также образование мартенсита деформации в структуре ЧШГ без промежуточного а-»у превращения за счет непосредственного пересыщения решетки а-железа углеродом путем его диффузии из примыкающих к матрице графитовых включений в условиях жесткого упругопластического нагруже-ния сплава, например, по механизму гетеродпффузпи.

По-видимому, образовавшийся мартенсит также вносит определенный вклад в упрочнение чугуна, что приводит к повышению микротвердости, наблюдаемому на рис. 4. Однако, при циклическом деформировании ЧШГ в 3 % хлориде натрия создаются условия, при которых образование аустенита невозможно, так как в этом случае превалирующую роль играют протекающие механоэлектрохимпческпе процессы, в результате чего пе образуется и мартенсит деформации. Резкое упрочнение ЧШГ при 500 циклах нафуження в 3 % хлориде натрия, таким образом, можно связать с интенсивным протеканием сопряженных механоэлектрохимических процессов, приводящих к чередующимся циклам упрочнения - разупрочнения сплава (рис. 5). При этом количестве циклов достигается максимальное упрочнение ЧШГ на данной базе испытаний. Таким образом, в условиях опыта, было установлено, что при нагруженни на воздухе создаются предпосылки для формирования мартенсита деформации, способствующего упрочнению чугуна, в то время как при нагруженни в 3 % хлориде нафня определяющую роль в упрочнении играет механохимпческнй фактор. Следует также, в этом случае, отметить и роль охлаждающего действия коррозионной среды, препятствующего протеканию а—>у превращения.

Для оценки коррозионного поведения ЧШГ в ходе усталостного нагру-женпя электрохимическим меюдом определялась скорость коррозии сплава, чю, в условиях опыта, позволило установить динамику ее изменения по мере

накопления усталостных повреждений и оценить коррозионную стойкость сплава на различных этапах выработки долговечности оборудования. Получены зависимости скоростей коррозии ЧШГ от числа циклов нагружения при усталостных испытаниях на воздухе и в среде 3 % хлорида натрия. Анализ этих зависимостей показывает, что наблюдается периодическое чередование скоростей коррозии, что достаточно четко коррелирует с рассмотренным выше изменением величии мнкротвердостн и элекфодного потенциала в процессах малоцикловой и малоцнкловой коррозионной усталости. В соответствии с теорией мехаиохпмии повышение микро твердости приводит к увеличению скорости коррозии.

С целыо определения сравнительной мехапоэлектрохимпческой неоднородности свойств по периметру труб, изготовленных из стали 20 и ЧШГ, из них были вырезаны кольцевые образцы, па которых измерялись значения твердости и стационарного электродного потенциала. При этом установлено, что в условиях изготовления стальной трубы (холодная пластическая деформация) в отличие от центробежиолптой из ЧШГ формируется значительно более высокая неоднородность остаточных напряжений, ответственных за соответствующую электрохимическую гетерогенность. В этой связи можно утверждать, что коррозионная стойкость и коррозионио-мехаиическая прочность стальных труб п сформированных из них трубопроводов в одинаковых коррозионных средах окажется существенно более низкой но сравнению с чугунными трубопроводами.

В четвертой главе разработан метод пера ¡рушающего контроля предельно допустимого (по пределу текучести) напряженно-деформированного состояния металлоконструкций, изготовленных ш ЧИП'. Суть метода заключается в использовании выявленного в ходе проведенных исследований характерного электрохимического поведения ЧШГ (рпс.З). В упругой (допредельной) области нагружения металлоконструкций ш ЧИП" величины электродных потенциалов и плотностей токов аподпою растворения остаются практически постоянными, а при достижении предельного состояния, соот-

ветсгвуюшего достижению условного предела текучести, наблюдается существенное, легко регистрируемое скачкообразное смещение величин электродных потенциалов в область отрицательных значений (разблагорожива-нпе сплава), сопровождающееся соответствующим возрастанием плотностей токов анодного растворения. Эта зависимость является своего рода паспортом для конкретной марки ЧШГ, позволяет контролировать его напряженно-деформированное состояние при эксплуатации металлоконструкций и предо гвращагь наступление предельного состояния (достижения предела текучести сплава) путем измерения величин электродных потенциалов при помощи специальных электрохимических щупов на нотенцналыю опасных участках поверхности. Действенность метода подтверждена в работе при сравнительной оценке расчетных и экспериментально полученных данных на соединениях труб из ЧШГ ("конус - конус"), но конструкции соответствующих реальным соединениям. При этом погрешность не превышала 10 %.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследована механоэлектрохимическая неоднородность структуры ЧШГ. Показано, что на границе раздела фаз "феррит - графит" формируется незначительная неоднородность электрохимических свойств. Максимальная разность потенциалов структурных составляющих ЧШГ в единой матрице (14 мВ) оказывается существенно более низкой по сравнению с ее значением при раздельном исследовании этих фаз (450 мВ), что в немалой степени обь-ясняет повышенную коррозионную и коррозионно-механнческую стойкость эгих сплавов.

2. В процессе исследования особенностей механохимического поведения ЧШГ в условиях одноосного растяжения и сложного напряженно-деформированного состояния получены зависимости изменения величии его элекфодных потенциалов и плотностей токов анодного растворения в широком диапазоне изменения приложенных механических напряжений, которые

использованы при разработке неразрушающего метода контроля предельно допустимого напряженно-деформированного состояния ЧШГ

3. В процессе малоцикловой и малоцикловой коррозионной усталости установлены закономерности взаимосвязанною стадийного изменения механических к электрохимических свойств ЧИП". Установлена корреляция их изменений, свидетельствующая о мехаиохимической природе разрушения ЧШГ в условиях МКУ. Испытания в присутствии коррозионно-активной среды вызывают- ускоренное (примерно в 3 раза) разрушение ЧШГ по сравнению с усталостными испытаниями. Показана возможность образования мартенсита деформации при малоциклопой усталости сплава.

4. Разработан и подтвержден независимыми меюдами исследований метод неразрушающего контроля предельно допустимых механических напряжений в металлоконструкциях, изготовленных из ЧШГ.

Основные положении диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Абдуллин И.Г., Киселева Т.В. Неоднородность механохимических свойств высокопрочных чугупов (ЧШГ) // II Всероссийск. научи, -техн. копф. "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность", Уфа: АТН РФ, 1996. - С. 203 - 204.

2. Абдуллин И.Г., Киселева (Кулеева) Т.В. Механохнмическое поведение высокопрочных чугупов// Межвузовский сб. науч. спи ей "Пефп. и газ" -Уфа: УП 1 ГУ, 1998. - № 3. - С. 53-55.

3. Абдуллин П.Г.. Киселева Т.В. Механохпмическпе свойства высокопрочных чугупов с шаровидной формой графиia // Сб. "Механика деформируемых тел и конструкций" - Уфа: УГ'АТУ 1998. - С. 66-70.

4. Абдуллин 11.Г., Киселева Т.В. Оценка напряженного состояния мекшло-конструкцип электрохимическими методами // Международная науч. -техн. копф. "Проблемы неф1егазовою комплекса России": Тез. докл. -Уфа: У ГИТУ 1998. - С. 16-17.

5. Киселева Т. В. Абдуллин П.Г. Обеспечение дол! оиечпос m Mal хоральных

газопроводов на основе повышения их коррозионно-механнческой прочности //Копф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России "Новые технологии в газовой промышленности".: Тез. докл. - М.: ГАНГ - 1995. - С. 237-238.

6. Киселева Т.В., Абдуллин И.Г., Забатурпн В.В., Розанов П.Г. Мехаиохими-ческое поведение высокопрочных чугуиов с шаровидным графитом // XXXXV1II научн. -техн. конф.: Тез. докл. - Уфа: УГНТУ, 1997.-С. 20-21.

7. Киселева Т.В. Исследование коррозпонно-механического поведения высокопрочных чугунов как перспективных материалов трубопроводных спстем/УХХХХУП научн. —гехн. конф.: Тез. докл. - Уфа: УГНТУ, 1996. -С. 75-76.

8. Киселева Т.В., Тарасов C.B., Фаизуллпн Ф.Ф. Коррозионная усталость чугуиов с шаровидным графитом //XXXXIX научн. -техн. конф. : Тез. докл. -УГНТУ, 1998. -С.203 - 204.

9. Субботии C.B., Киселева Т.В., Абдуллин И.Г. Исследование механохнми-ческих свойств ЧШГ .//ХХХХХ науч. -техн. копф.: Тез. докл. - Уфа: УГНТУ, 1999.-С.42 -43.

10.Абдуллин И.Г., Кулеева 'Г.В. Образование мартенсита деформации при малоцикловон усталости высокопрочных чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ) // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: Сб. науч. с г.- Уфа: Пзд-во УГНТУ, 2000.-№ 8 (3).-С.112- 114.

Соискатель <?Jt.. Т.В. Кулеева

Лицензия ЛР № 020267 от 22.11.96. Подписано к печати М.И.ОО. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Печ. листов .1,5.Тираж 90 экз. Заказ 295.

Типо1 рафия Уфимского государственного нефтяного технического университета. 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов. I.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ

2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика исследования механоэлектрохимической неоднородности структуры ЧТТТГ

2.2. Методики проведения механохимических исследований

2.2.1. Методика проведения механохимических исследований на разрывной машине Р-5 в условиях одноосного растяжения

2.2.2. Методика проведения механохимических исследований в условиях сложного напряженно-деформированного состояния (трехточечного изгиба)

2.3. Методика проведения усталостных испытаний

2.4. Методика проведения микроструктурных исследований

2.5. Методика проведения качественного рентгенофазового анализа

2.6. Методика проведения электрохимических исследований

2.7. Методика определения механоэлектрохимической неоднородности свойств по периметру труб из ЧШГ и стали

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ЧШГ

3.1. Исследование механоэлектрохимической неоднородности структуры ЧШГ

3.2. Результаты проведения механохимических исследований ЧШГ

3.2.1. Исследование механохимического поведения ЧШГ на разрывной машине Р-5 в условиях одноосного растяжения

3.2.2. Исследование механохимического поведения ЧШГ в условиях сложного напряженно-деформированного состояния (трехточечного изгиба)

3.3. Результаты проведения усталостных испытаний

3.4. Результаты проведения микроструктурного и качественного рентгенофазового анализа

3.5. Исследование электрохимических свойств ЧШГ

3.6. Исследование механоэлектрохимической неоднородности свойств по периметру труб из ЧШГ и стали

4. РАЗРАБОТКА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ЧШГ

Эффективное развитие народного хозяйства определяет постоянный рост потребления металла. В связи с этим актуальной становится задача его рационального и целенаправленного использования.

Успешное применение материалов в высоконапряженных элементах конструкций современных машин и оборудования невозможно без знаний условий их эксплуатации, механических и физико-химических свойств, рациональное сочетание которых позволяет решить многие технические задачи. Явления, происходящие при совместном воздействии на металлические конструкции силовых факторов и окружающей среды изучаются научным направлением "Физико-химическая механика материалов", одним из важнейших разделов которого является механохимия металлов и других твердых тел. Механохимия металлов исследует взаимосвязанные явления, протекающие при механических воздействиях на твердое тело или его отдельные части, участвующие в химических и электрохимических реакциях с активными и коррозионно-активными средами [26].

Металлоконструкции, работающие в реальных условиях эксплуатации, испытывают как статические, так и периодически изменяющиеся нагрузки, сопровождающиеся одновременным воздействием на них активных сред. Частота колебаний переменных механических нагрузок может изменяться в широком диапазоне. В случае изменения частоты нагружения от нескольких импульсов в минуту до единичных вариаций в сутки такое комбинированное воздействие может вызвать, в частности, специфическое разрушение металла в виде малоцикловой коррозионной усталости (МКУ). Следует отметить, что этот вид разрушения, как правило, наблюдается в концентраторах напряжений физического и геометрического происхождений, где реализуется упру-гопластическое нагружение металла, могут сформироваться высокие остаточные напряжения, которые совместно с эксплуатационными вызывают его повышенную механохимическую активность.

В этой связи большое значение для обеспечения долговечности и надежности металлоконструкций, работающих в различных отраслях промышленности, приобретает рациональный выбор конструкционных материалов. В ряде случаев одним из путей решения такой задачи может быть использование в качестве конструкционного материала высокопрочных чугунов с шаровидным графитом (ЧШГ). Благодаря комплексу уникальных механических, технологических и эксплуатационных свойств ЧШГ представляются перспективными материалами для их использования в машиностроении, нефтехимии, трубопроводном транспорте нефти, газа, промысловых сред. Помимо традиционного использования в металлургической промышленности и машиностроении (станины станков, трубы, изложницы и т. п.), чугун все чаще используется для деталей, от которых требуется наряду с высокой конструкционной прочностью высокая стойкость при воздействии на них активных и коррозионно-активных сред, то есть высокая механохимическая стойкость [14]. Экономическая целесообразность использования высокопрочных чугунов обоснована их низкой себестоимостью, повышенной коррозионной стойкостью и уровнем физико-механических свойств, близким к свойствам конструкционных сталей [56]. Однако, сдерживающим фактором более широкого использования этого сплава является недостаточность сведений о его ме-ханохимических свойствах.

В качестве объекта исследования в диссертации использован ЧШГ на ферритной основе (ВЧ-45-10).

Изучению высокопрочных чугунов с шаровидным графитом большое внимание было уделено в работах К.П. Бунина, Ю.Н. Тарана, Н.И. Клочнева, А.Я. Красовского, В.В. Калайды, И.В. Кудрявцева, А.Ф. Ланды, М.Н. Куняв-ского, И.О. Цыпина, а также зарубежных исследователей К.Б. Палмера, Х.Х. Коллинза, Р.К. Нанстада, Р.Д. Фореста и др.

Цель диссертационной .работы: исследование особенностей механохи-мического поведения высокопрочных чугунов с шаровидной формой графита с разработкой на этой основе метода неразрушающего контроля предельно допустимого напряженно-деформированного состояния металлоконструкций, изготовленных из этого сплава.

Для реализации поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:

1. Исследование неоднородности физико-механических и связанных с ней электрохимических свойств структуры ЧШГ.

2. Изучение особенностей механохимического поведения ЧШГ в условиях одноосного растяжения и сложного напряженно-деформированного состояния.

3. Исследование природы малоцикловой и малоцикловой коррозионной усталости ЧШГ.

4. Разработка неразрушающего метода контроля предельно допустимых механических напряжений в металлоконструкциях, изготовленных из ЧШГ.

Научная новизна

1. Установлена незначительная неоднородность электрохимических свойств на границе раздела фаз "феррит - графит" в микроструктуре ЧШГ, объясняющая их повышенную коррозионную и коррозионно-механическую стойкость.

2. Получены зависимости изменения величин электродных потенциалов и плотностей токов анодного растворения ЧШГ в широком диапазоне изменения приложенных механических напряжений при различных схемах на-гружения.

3. Выявлены взаимосвязанные стадийные изменения механических (микротвердость) и электрохимических (электродные потенциалы) свойств ЧШГ в процессе малоцикловой и малоцикловой коррозионной усталости. Показана корреляция изменений контролируемых параметров, свидетельст7 вующая о механохимическор природе разрушения ЧШГ в условиях МКУ. Установлена возможность образования мартенсита деформации при малоцикловой усталости сплава.

Практическая ценность

1. Разработанный метод неразрушающего контроля предельно допустимого (по пределу текучести сплава) напряженно-деформированного состояния металлоконструкций, изготовленных из ЧШГ, будет использоваться в АНК "Башнефть" при сооружении и эксплуатации трубопроводных систем, сформированных из труб, изготовленных из этого сплава.

2. Полученные в диссертации зависимости механохимического поведения ЧШГ используются в Уфимском государственном нефтяном техническом университете при чтении курсов лекций по дисциплинам "Материаловедение", "Коррозионностойкие материалы", "Теория химического сопротивления материалов" для специализаций 17.05.06 - "Техника антикоррозионной защиты оборудования и сооружений", 17.05.01 - "Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов" и 17.05.03 -"Химическое машиностроение и аппаратостроение", а также при дипломном проектировании студентов специализации 17.05.06.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие основные выводы.

1. Исследована механоэлектрохимическая неоднородность структуры ЧШГ Показано, что на границе раздела фаз "феррит - графит" формируется незначительная неоднородность электрохимических свойств. Максимальная разность потенциалов структурных составляющих ЧШГ в единой матрице (14 мВ) оказывается существенно более низкой по сравнению с ее значением при раздельном исследовании этих фаз (450 мВ), что в немалой степени объясняет повышенную коррозионную и коррозионно-механическую стойкость этих сплавов.

2. В процессе исследования особенностей механохимического поведения ЧШГ в условиях одноосного растяжения и сложного напряженно-деформированного состояния получены зависимости изменения величин его электродных потенциалов и плотностей токов анодного растворения в широком диапазоне изменения приложенных механических напряжений, которые использованы при разработке неразрушающего метода контроля предельно допустимого напряженно-деформированного состояния ЧШГ.

3. В процессе малоцикловой и малоцикловой коррозионной усталости установлены закономерности взаимосвязанного стадийного изменения механических и электрохимических свойств ЧШГ. Установлена корреляция их изменений, свидетельствующая о механохимической природе разрушения ЧШГ в условиях МКУ. Испытания в присутствии коррозионно-активной среды вызывают ускоренное (примерно в 3 раза) разрушение ЧШГ по сравнению с усталостными испытаниями. Показана возможность образования мартенсита деформации при малоцикловой усталости сплава.

92

4. Разработан и подтвержден независимыми методами исследований метод неразрушающего контроля предельно допустимых механических напряжений в металлоконструкциях, изготовленных из ЧТТТГ.

1. Абдуллин И.Г., Агапчев В.И., Давыдов С.Н. Техника эксперимента в химическом сопротивлении материалов: Учебное пособие. Уфа.: УГНТУ, 1985. - 100 с.

2. Абдуллин И.Г., Киселева Т.В. Неоднородность механохимических свойств высокопрочных чугунов (ЧШГ) // II Всероссийск. научн. -техн. конф. "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность", Уфа: АТН РФ, 1996. С. 203 - 204.

3. Абдуллин И.Г., Киселева Т.В. Механохимическое поведение высокопрочных чугунов // Межвузовский сб. науч. статей "Нефть и газ" Уфа: УГНТУ, 1998. - № 3. - С. 53-55.

4. Абдуллин И.Г., Киселева Т.В. Механохимические свойства высокопрочных чугунов с шаровидной формой графита // Сб. "Механика деформируемых тел и конструкций" Уфа: УГАТУ 1998. - С. 66-70.

5. Абдуллин И.Г., Худяков М.А. Расчет и конструирование коррозионно-стойкого нефтегазового и нефтегазопромыслового оборудования. Уфа: УНИ, 1992.-91 с.

6. Анучкин М.П., Горицкий В.Н., Мирошниченко Б.И. Трубы для магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1986. - 231 с.

7. Арзамасов Б.Н., Сидорин И.И., Косолапов Г.Ф. и др. Материаловедение. Учебник для высших технических учебных заведений. 2-е изд. испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

8. Баранов A.A. Фазовые превращения и термоциклирование металлов. -Киев: Наукова думка, 1974. 230 с.

9. Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления: Справ, изд.: пер с нем.: 2-е изд. перераб. и доп.-М.: Металлургия, 1988. 400 с.

10. Ю.Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977.-432 с.

11. Н.Бронштейн И.Н., Семедяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов: 13-е изд., исправленное. М.: Наука, 1986. - 544 с.

12. Бунин К.П., Иванцов Г.И., Малйночка Я. Н. Структура чугуна. М.: Маш-гиз, 1952. - 138 с.

13. Бунин К.П., Малйночка Я.Н. Введение в металлографию. М.: Метал-лургиздат, 1954. - 190 с.

14. Бунин К.П., Таран Ю.Н. Строение чугуна. М.: Металлургия, 1972. -160с.

15. Бунин К.П., Таран Ю.И. Черновол A.B. Чугун с шаровидным графитом М.: Металлургиздат, 1955. 185 с.

16. Глазов В.М., Вигдорович В Н. Микротвердость металлов и полупроводников. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Металлургия, 1969. - 248 с.

17. Гликман JI.A. Коррозионно-механическая прочность металлов. М.: Машгиз, 1975. - 176 с.

18. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1980. 207 с.

19. Горушкина Л.П. Структура и свойства магниевого чугуна: Харьков: Ви-ща школа, 1980. - 160 с.

20. ГОСТ 25.502-79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 32 с.

21. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 40 с.

22. ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 38 с.

23. ГОСТ 9450-60 Металлы. Метод испытания на микротвердость вдавливанием алмазной пирамиды. Изд-во стандартов, 1961. - 35 с.

24. Гуляев А.П. Металловедение. -М.: Металлургия, 1977. 647 с.

25. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1979. - 295 с.

26. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. 2-е изд. пе-рераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981.-271 с.

27. Даль В. Поведение стали при циклических нагрузках. М.: Металлургия, 1983.-568 с.

28. Давыдов С.Н., Абдуллин И.Г. Техника и методы коррозионных испытаний. Уфа: УГНТУ, 1998. - 102 с.

29. Загорский В.К. Сидоренко A.A. Проектирование и расчет трубопроводов в коррозионностойком исполнении. Уфа: УГНТУ, 1997. - 91 с.

30. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1963. -258 с.

31. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. - 325 с.

32. Исследование зарождения усталостной трещины и механизма ее распространения в чугуне с шаровидным графитом. / Х.У. Зхизхонг и др. // Изисе Гунген Сюэбао. 1982. - №1. - Р.25-32. - Кит.

33. Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. -М.: Машгиз, 1976. 123 с.

34. Кеше Г. Коррозия металлов. Физикохимические принципы и актуальные проблемы / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1984. - 400 с.

35. Киселева Т.В. Исследование коррозионно-механического поведения высокопрочных чугунов как перспективных материалов трубопроводных систем // XXXXVII научн. —техн. конф.: Тез. докл. Уфа: УГНТУ, 1996. -С. 75-76.

36. Киселева Т.В., Тарасов C.B., Файзуллин Ф.Ф. Коррозионная усталость чу-тунов с шаровидным графитом // XXXXIX научн. -техн. конф. : Тез. докл.- УГНТУ, 1998. С. 203 - 204.

37. Клочнев Н.И. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Свойства и применение. -М.: Машгиз, 1963. 211 с.

38. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ. Предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. - 624 с.

39. Конструирование литых деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом: Методические рекомендации. М.: ВНИИНМаш, 1981. -28 с.

40. Коррозия. Справочник / Под ред. JI. JI. Шрайера; Пер. с англ. М.: Металлургия, 1981. - 632 с.

41. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1976.- 545 с.

42. Красовский А.Я., Калайда В.В. Прочность и трещиностойкость чугунов с шаровидным графитом. Киев: Наукова думка, 1989. - 131 с.

43. Красовский А.Я., Калайда В.В., Крамаренко И.В. Трещиностойкость высокопрочных чугунов с шаровидным графитом // Проблемы прочности. 1984. №8-С. 44-50.

44. Красовский А.Я., Калайда В.В., Крамаренко И.В., Циклическая трещиностойкость чугунов с шаровидным графитом. // Там же, 1985. №5. - С. 1218.

45. Кривошеев А. Е., Маринченко Б. В., Фетисов H. М. Механические свойства чугуна с шаровидным графитом в отливках // Литейное производство. 1972. №5. С. 34-35.

46. Кудрявцев В.Н. Детали машин. JL: Машиностроение, 1980. - 464 с.

47. Кудрявцев И.В., Саввина Н.М. и др. Конструкционная прочность чугунов с шаровидным графитом. М.: Машгиз, 1957. - 198 с.

48. Кузьмин A.B., Чернин И.М., Козинцев Б.С. Расчеты деталей машин. Справочное пособие. Минск.: Вышэйшая школа, 1986. - 399 с.

49. Кунявский М.Н. Исследование фазовых превращений и структурных изменений в высокопрочных чугунах // Металловедение и современные методы термической обработки чугуна. М.: Машгиз, 1955. - 77 с.

50. Курдюмов Г. В., Утевский JI. М, Энтин Р. М. Превращение в железе и стали. М.: Наука, 1977. - 238 с.

51. Ланда А.Ф. Основы производства высококачественного чугуна. М.: ВНИТОЛ, 1954.-237 с.

52. Ланда А.Ф., Кунявский М. Н. Виды чугуна и их свойства. М.: НТО Машпрома, 1966. - 89 с.

53. Ланда А.Ф., Яхнина В.Д. Сборник «Высокопрочные чугуны». М.: Машгиз, 1990.-241 с.

54. Ланда А.Ф. Определение требуемого состава, структуры и свойств чугуна. Сборник «Высокопрочные чугуны». М.: Машгиз, 1951. - 211 с.

55. Левченко Ю.Н. Экономическая целесообразность производства труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом: Сборник научных трудов ИПЛ АН УССР. Киев, 1982. - 87 с.

56. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение, 1979. - 190 с.

57. Махутов H.A. Концентрация напряжений и деформаций в упругопласти-ческой области деталей // Машиноведение, 1971. № 6. - с. 54 - 60.

58. Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие. В 4-х т. / Под ред. Панасюка. Киев: Наукова думка. 1988. Т. 2: Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами. - 620 с.

59. Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие. В 4-х т. Под ред. В.В.Панасюка. Киев: Наукова думка, 1988. Т. 3: Характеристики трещиностойкости материалов и методы их определения. - 436 с.

60. Мильман Б.С. Методы получения и основные свойства сверхпрочного чугуна со сфероидальным графитом и различной металлической основой. -М.: Машгиз, 1961.- 176 с.

61. Мильман Б.С., Клочнев Н.И., Пестов Е.С. и др. Влияние химического состава и структуры на механические свойства ЧШГ при отрицательных температурах // Литейное производство. 1971. № 11. - С. 13-15.

62. Мухамянкака Д.Б. Исследование малоцикловой усталости глобулярного чугуна. // Проблемы прочности. 1978. - №5. - С. 55-57.

63. Муханмякака Д.Б. Исследование закономерностей перехода от квазистатического к усталостному разрушению высокопрочного чугуна при малоцикловом нагружении // Там же. 1978. - №8. - С23-25.65.0кнов М. Г. Металлография чугуна. М.: МашГиз, 1952. - 194 с.

64. Пивоварский Е. Высококачественный чугун: Пер. с нем. / Под ред. И.Н. Богачева и Б.Г. Лившица. В 2-х т. 1965. Т. 1. 650 с.

65. Похмурский В.И. Коррозионная усталость металлов. М.Металлургия, 1985.-206 с.

66. Приборы и методы физического металловедения: Пер. с англ./ Под ред. Ф. Вейнберга. М.: Мир. - 1973. Т1. - 427 е., Т2 - 359 с.

67. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении / H.A. Махутов , А.З. Воробьев, М.Н. Гаденин и др. М.: Наука, 1983. - 271 с.

68. Прочность при малоцикловом нагружении / Под ред. C.B. Серенсена. -М.: Наука, 1975.-285 с.

69. Романов О.Н., Ткач А.Н., Юськин Т.Я. Статическая трещиностойкость чу-гунов. Чугуны с шаровидным графитом. ФХММ. 1988. №4. - С. 57-63.

70. Русаков A.A. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. - 479 с.

71. Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н. Лабораторные работы по металловедению. М.: Машгиз, 1959. - 275 с.

72. Сидорин М.Н. Основы металловедения. М.: Машиностроение, 1976. -439 с.

73. Скалли Дж. Основы учения о коррозии и защите металлов,- М.: Химия, 1978.-265 с.

74. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов, баз и хранилищ. М.: Недра, 1989. - 342 с.

75. Справочник машиностроителя. Под ред. C.B. Серенсена / М.: Машгиз, 1962 Т. 3-651 с.

76. Справочник машиностроителя. Под ред. Э.А. Сателя / М.: Машгиз, 1964 Т. 6 540 с.

77. Справочник по машиностроительным материалам. М.: Машгиз, 1959. Т 3 -468 с

78. Справочник но чугунному литью. / Под ред. Н.Г. Гиршовича М.: Машгиз, 1960. - 245 с.

79. Структурные факторы малоциклового разрушения металлов / Отв. ред. В.Г. Лютцау. М.: Наука, 1977. - 142 с.

80. Субботин C.B., Киселева Т.В., Абдуллин И.Г. Исследование механохими-ческих свойств ЧШГ // ХХХХХ науч. -техн. конф.: Тез. докл. Уфа: УГНТУ, 1999.-С. 42-43.

81. Теория упругости неоднородных тел. М.: Изд-во МГУ, 1976. - 376 с.

82. Тимошук Л.Т. Механические испытания металлов. М.: Металлургия. 1971.-224 с.

83. Ткачев В.И. Влияние сред при испытании на много- и малоцикловую усталость // Физ.- хим. механика материалов. 1966. № 4. -С. 26-28.

84. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней / Пер с англ. Под ред. A.M. Сухотина. Ленинград: Химия. Ленинградское отделение, 1989 - 456 с.

85. Улитин Г. Коррозия металлов. -М.: Металлургия, 1968. 306 с.

86. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. -М.: Наука, 1967. 551 с.

87. Фридман Я.Р. Деформация и разрушение. М.: Машиностроение, 1974. -Т. 1.-472 с.

88. Харитонов Л.Г. Определение микротвердости. М.: Металлургия, 1967. -45 с.

89. Чугун: Справочник / Под ред. А.Д. Шермана и А.А. Жукова, М.: Металлургия, 1991. - 575 с.

90. Цыпин И.О. Высокопрочные чугуны. Сборник ВНИТОП: М.: Мащгиз, 1954.-285 с.

91. Шевчук Л.А. Структура и свойства чугуна. Минск.: Наука и техника, 1978.-215 с.

92. Шебатинов М.П. Роль неметаллических включений при разрушении высокопрочного чугуна. Киев: Наукова думка, 1976. - 60 с.

93. Шестопал В.М. Литейное производство за рубежом. Киев: Наукова думка, 1983.- 144 с.96Шрейбер Г.К., Перлин С.М., Шибряев Б.Ф. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и нефтегазовой промышленности. М.: Машиностроение, 1969. - 396 с.

94. Юзвак В.М., Волчок И.П., Гонтаренко В.И. Микромеханизм разрушения чугунов / МиТОМ. 1983 - № 8. - С 12-13.

95. Ярема С.М. Стадийность усталостного разрушения и ее следствия // Физ. хим. механика материалов. - 1973. - № 6. - С. 66-72.

96. Argus Н.Т. Physical and engeneering properties of cast iron. 1960.

97. Barton R.Development in the Production of S.-C. Iron Castings // Foundry Trade Internat, 1987. V. 10. No. 33. P. 36, 38-39.

98. Elastic Plastic Fracture Toughness of Cast Irons and its Relations to Graphite Morphology and Pearlite Content / P. Brandhubanyong, M. Ito, T. Umeda et al. // Trans, of Japan Foundrymen's Soc, 1987. V. 6. - P. 28-32.

99. Forrest R. D. The challenge and opportunity presented to the SG iron industry by the development of austrempering ductile iron // Brit. Foundryman, 1988. V. 81, No 4. P. 168, 170-172, 174, 176-181.

100. Iron Casting Handbook, 3-rd Edition, Tdited by C. F. Walton. Clevelend: Iron Casting Society USA, 1981.- 832 p.

101. Iwabushi Y., Narita H., Ichnoiya Y. Mechanical Properties of Heavy Spheroidal Graphite Iron Castings. // Imono, 1987. V. 59. No 3. P. 153-158.

102. Karsay S. I. Ductile Iron Production Practices. Cleveland, 1979. 2-nd Printing. Published by AFS. 179 p.

103. Komatsu S., Shiota T., Naramura K Influence of Silicon Content on the Fracture Toughness of the Ferritic Sftroidal Graphite Cast Iron // Trans, of Japan Foundrymen's Soc., 1986. V. 5. P. 14-18.

104. Komatsu S., Shiota T., Nakamura K. Infuence of Phosphorus Content on Fracture Toughness and its Transition Behavior of Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron // Imono, 1987, V. 59. No 9. P. 554-559.

105. Komatsu S., Shiota T., Nakamura K. Infuence of Graphite Shape on Fracture Toughness and its Transition Behavior of Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron //Imono, 1987. V. 59. No 3. P. 159-163.

106. Kotani J. Steroscopic electron microfractography // Mitsubishi techn. Bull, 1973.-No 88.-P. 1-10.

107. Mead H. E. Jr., Brandley W. L. Fracture toughness studies of ductile cast iron using a J-integral approach // AFS Transactions, 1980. 88. - p. 265-276.

108. Nanstad R. K. Worzala F. J. Loper C.R. Fracture toughness of nodular cast irons // AFS Transactions, 1974. 82. - P. 473 - 486.

109. Palmer R.B/ Effect of cast section size on fatique properties and the prevention of corrosion fatique of nodular irons. // Brit Foundryman, 1982. V.75. No 11.-P. 201-212.

110. Palmer K. B. High temperature properties of cast irons. // Iron and steel, 1971. V. 44, No 1.-P. 39-40.

111. Rickards P.J. Ductile and brittle fracture in ferritic nodular-graphite irons // J. Iron and Steel Inst., 1971. 209, No 3. - P. 190-196.102

112. Ruff J. F., Baret K. Reflation between mechanical properties and graphite structure in cast iron. Part II Ductile iron // Modern casting, 1980. - N7. - P. 70-74.

113. Romanoff M., Undeground Corrosion, US Nat. Bur. Stnd. Washington, D.C., 1957-P. 227.

114. Sohma M., Nagaoka K. Effect of Graphite Size on the Growth of Spheroidal Graphite Cast Iron. // Imono, 1986. V.58, No 11. P. 781-786.иииуай

115. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЕиооа УПН> лллгте* уг:1тусгс-.хдэи тюкяяда ущ^яляджиупп >-е*пяск*л мш, юооэотм11!>СУЭООУ >1111>з^ях7и>гн|>жАхж*ж1>пп>теоио1л >п