Известно, что мартенситные превращения, протекающие в метастабильных аустенитных сталях под действием пластической деформации и низких температур, оказывают существенное влияние на механические свойства данного класса сталей, затрудняя прогнозирование их поведения в конкретных условиях эксплуатации. Наиболее слабо изучены мартенситные превращения в пластических зонах у вершины распространяющихся трещин [1] при циклическом нагружении, хотя очевидно, что вклад, образующихся в данной области мартенситных фаз в кинетику и механизм усталостного разрушения аустенитных сталей должен быть существенным.
В настоящей работе рассмотрено влияние сжимающих и растягивающих циклических нагрузок на кинетику мартенситных превращений в метастабильной аустенитной стали 110Г13Л при комнатной температуре.
Сталь 110Г13Л после закалки от 1150 0С в воду имела однофазную структуру γ-железа. Плоские, консольно закрепленные образцы испытывали на изгиб при отнулевом цикле нагружения. Это позволяло на одной боковой поверхности образца создавать сжимающие напряжения, а на другой - растягивающие. Фиксировали количество циклов нагружения. Рентгеновским методом определяли количество α- и ε-мартенсита, образовавшегося на боковых поверхностях образцов при циклическом растяжении и сжатии. Объемное содержание фаз в эффективно рассеивающем слое материала определяли по интегральной интенсивности дифракционных линий (111) Кα γ-фазы, (110) Кα α-фазы и (101) Кα ε-фазы [1, 2]. О степени искаженности кристаллической структуры материала на боковых поверхностях образцов судили по уширению дифракционной линии (311) Кα γ-фазы.
Результаты исследования показали, что с увеличением количества циклов нагружения N уширение дифракционной линии (311) Кα γ-фазы сначала увеличивается до N = (2-6).103 циклов, а затем остается практически постоянным. Причем уширение дифракционной линии при циклическом растяжении материала практически в два раза превышает уширение при циклическом сжатии. Под действием циклических нагрузок в материале образцов происходят γ→ε→α-превращения. Количество α- и ε-мартенсита с увеличением циклов нагружения вначале возрастает, затем (после N = (1,5-1,7).104 циклов) стабилизируется. Причем наиболее интенсивный рост количества мартенсита имеет место при N = (2-6).103 циклов. Растягивающие напряжения вызывают более интенсивные мартенситные превращения, чем напряжения сжатия.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-08-96906р_офи-а).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Клевцова Н. А., Фролова О. А., Клевцов Г. В. Разрушение аустенитных сталей и мартенситные превращения в пластических зонах.- М.: Изд-во Академии Естествознания, 2005.- 155 с.
- Р 50-54-52/2-94. Расчеты и испытания на прочность. Метод рентгеноструктурного анализа изломов. Определение характеристик разрушения металлических материалов рентгеновским методом. - М.: ВНИИНМАШ Госстандарта России, 1994. - 28 с.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-08-96906р_офи-а).