Влияние электролитического наводороживания на механические и акустические свойства нержавеющей стали

Сведения об авторах

Аннотация

Целью настоящего исследования является изучение влияния водородного охрупчивания на мартенситную нержавеющую сталь марки AISI 420 с использованием акустического метода с целью разработки стандартизированных методов диагностики и унификации измеряемых параметров для различных типов материалов. Была проведена оценка изменения механических характеристик и информативных параметров акустического контроля в процессе нагружения образцов, предварительно насыщенных водородом электролитическим методом. Установлено, что параметры рэлеевских волн зависят от степени водородного охрупчивания как в ненагруженном, так и нагруженном состоянии, начиная с предела текучести и вплоть до разрушения. Исследования показали, что анализ зависимостей скорости распространения рэлеевских волн открывает новые перспективы в области разработки методов для раннего обнаружения и оценки водородного охрупчивания стали. Полученные результаты исследований влияния концентрации водорода на параметры рэлеевских волн служат основой для построения комплексного акустического метода определения физико-механических характеристик конструкционных материалов. Эти данные дают возможность оценить критическую концентрацию водорода, при котором сохраняется 80 % исходных механических свойств. Кроме того, они позволяют сформировать критерий предельного состояния стали при статическом нагружении при использовании параметров акустических волн. Были рассчитаны значения скоростей распространения рэлеевских волн для материалов, находящихся в предельном состоянии при водородном охрупчивании. Обнаружены взаимосвязи между коэффициентами деградации прочности и водородного охрупчивания, зависящие от коэффициента деградации акустических свойств. Эти взаимосвязи могут быть аппроксимированы сигмоидальной функцией Больцмана с высокими коэффициентами корреляции.

Ключевые слова

водородное охрупчиваниепрочностьпластичностьмеханические свойстваразрушениескорость звуканержавеющая сталькоэффициент деградациидеформацияAISI 420

Литература

  1. 1.Труэлл, Р. Ультразвуковые методы в физике твердого тела / Р. Труэлл, Ч. Эльбаум, Б. Чик. – М.: Мир, 1972. – 307 с. Scholar
  2. 2.Механическая спектроскопия металлических материалов / М.С. Блантер [и др.]. – М.: МИА, 1994. – 254 с. Scholar
  3. 3.Исследование выявляемости поверхностных объемных дефектов при ультразвуковом контроле с применением волн Рэлея, генерируемых электромагнитно-акустическим преобразователем / Н.П. Алешин [и др.] // Дефектоскопия. – 2021. – № 5. – С. 22–30. DOI: 10.31857/S0130308221050031 Scholar
  4. 4.Горкунов, Э.С. Использование метода электромагнитно-акустического преобразования для оценки микронапряжений в сталях / Э.С. Горкунов, С.М. Задворкин, М.Н. Соломеин // Дефектоскопия. – 2004. – № 7. – С. 26–33. Scholar
  5. 5.Wang, P. Method of measuring the mechanical properties of ferromagnetic materials based on magnetostrictive EMAT characteristic parameters / P. Wang, Y. Zhang, E. Yao // Measurement. – 2021. – Vol. 168. – P. 108187. DOI: 10.1016/j.measurement.2020.108187 Scholar
  6. 6.Guz, A.N. The physical fundamentals of the ultrasonic nondestructive stress analysis of solids / A.N. Guz, F.G. Makhort // International Applied Mechanics. – 2000. – Vol. 36, no. 9. – P. 1119–1149. DOI: 10.1023/A:1009442132064 Scholar
  7. 7.Зуев, Л.Б. Малые изменения скорости ультразвука после отпуска закаленной стали / Л.Б. Зуев, В.В. Муравьев // Перспективные материалы. – 1996. – № 3. – С. 84–87. Scholar
  8. 8.Муравьев, В.В. Скорость звука и структура сталей и сплавов / В.В. Муравьев, Л.Б. Зуев, К.Л. Комаров. – Новосибирск: Наука, 1996. – 184 с. Scholar
  9. 9.Зуев, Л.Б. О возможности оценки прочности металлов и сплавов неразрушающим ультразвуковым методом / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, А.Г. Лунев // Прикладная механика и техническая физика. – 2002. – Т. 43, № 1(251). – С. 202–204. Scholar
  10. 10.Муравьев, В.В. Структурно-чувствительные акустические параметры конструкционных сталей / В.В. Муравьев, О.В. Муравьева, А.В. Байтеряков. – Ижевск: Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 2020. – 152 с. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 6, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
26.12.2024
В выпуске
26.12.2024
Выпуск
№ 6 (2024)
Поделиться