Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,484

1 2
1
2
2422 KB

Полагали, использование критериев локального разрушения [3, 4], позволит установить связь характеристик сопротивления зарождению и развитию трещины с параметрами, характеризующими структуру порошковой стали при длительном статическом нагружении в условиях наводороживания.

Целью работы являлось изучение механизмов локального замедленного разрушения порошковой стали с различной пористостью, содержащей мартенситную составляющую, в водородсодержащих средах.

Исследования проводили на среднелегированной порошковой стали 45Н4Д2М с различной степенью пористости (9,8; 16,1; 18,0 и 21,0 %). Микроструктура представляет смесь упрочняющих составляющих (бейнита и мартенсита), окруженных пластичным и вязким остаточным аустенитом, расположенным в основном, в области межчастичных границ. Образцы Шарпи нагружали до заданной нагрузки и выдерживали до разрушения, погружая в ячейку с электролитом (0,05 н H2SO4 + 20 мг/л (NH2)2CS) и с помощью источника постоянного тока проводили электролитическое наводороживание при плотности тока 5 мА/см2 [5]. Установлено, что для порошковой стали 45Н4Д2М, содержащей мартенсит, характерны три стадии развития замедленного разрушения, вызванного водородом: инкубационный период (зарождение трещины), стабильный (медленный) рост и катастрофическое разрушение. Расчет максимальных локальных растягивающих напряжений проводили с помощью метода конечных элементов по методике [1, 2]. По результатам испытаний находили для каждой степени пористости П пороговые максимальные локальные напряжения mihin01.wmf (П) и пороговые коэффициенты интенсивности напряжений mihin02.wmf.

С ростом пористости величины критического локального напряжения при активном разрушении и порогового локального напряжения при замедленном разрушении, вызванном водородом, линейно снижаются, причем коэффициенты линейности для этих кривых одинаковы и установлены аналитически. Эти зависимости носят линейный характер и могут быть описаны выражениями вида:

mihin03.wmf (1)

mihin04.wmf (2)

где mihin05.wmf – критическое локальное напряжение, соответствующее «нулевой» пористости; к – коэффициент; П – пористость, mihin06.wmf – пороговое максимальное локальное напряжение, соответствующее «нулевой» пористости; m – коэффициент.

Влияние пористости на сопротивление материала распространению трещины имеет аналогичную тенденцию:

mihin07.wmf, (3)

где n – коэффициент; mihin08.wmf – пороговый коэффициент интенсивности напряжений; mihin09.wmf – пороговый коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий разрушению стали без пор.

Установлено, что физически, разность mihin10.wmf представляет собой вклад водорода при замедленном хрупком разрушении в понижение прочности границ между порошинками. В связи с изложенным выше, можно отметить, что в этом случае Δσ не зависит от пористости и характеризует избыточное давление водорода, молизующегося в порах, т.е. mihin11.wmf. По-видимому, в рассматриваемом случае водородное охрупчивание протекает по известному механизму избыточного давления газообразного водорода [1]. Обнаружено также, что и для коэффициентов интенсивности напряжений их разность mihin12.wmf также не зависит от пористости.