Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 31

Ранее выполнялось исследование с комплексным использованием оптико-телевизионного метода оценки деформации на поверхности и метода АЭ, которое показало положительные стороны комбинированного подхода к анализу особенностей деформации и разрушения гладких образцов и образцов с концентраторами напряжений (V-образными надрезами) на примере ряда конструкционных материалов (низкоуглеродистая сталь, титановые и алюминиевые сплавы) [298]. В качестве основных информативных параметров принимали зависимость накопления событий АЭ от времени нагружения, а также изменения во времени интегрального значения интенсивности деформации сдвига. Анализ проводили путем выделения характерных стадий их изменения и сопоставления их длительности.

В работе [299] была предложена и описана методика идентификации источников АЭ, как активно развивающихся дефектов, основанная на анализе параметров сигналов АЭ. Объектами исследования являлись образцы стали 12Х18Н10Т с упрочненным азотированным слоем и без поверхностного упрочнения. Была проведена классификация сигналов АЭ по типам источников, которые представляют собой группы генерируемых и движущихся дефектов, имеющих различную активность на разных стадиях деформации.

В настоящей работе с использованием метода АЭ, а также оптико-телевизионного метода оценки деформации (корреляция цифровых изображений - DIC) проведен анализ особенностей деформации и разрушения образцов стали 12Х18Н10Т с упрочняющим нитридным поверхностным слоем различной толщины. Целью исследований является установление влияния наличия и толщины упрочняющего слоя на кинетику и стадийность пластической деформации и разрушения.

5.3.1. Образец без азотирования поверхности. На рис.5.3. 1, а приведено двухпараметрическое распределение сигналов АЭ в координатах энергия – частотный коэффициент K_f.

 Последний (K_f), рассчитываемый на основе среднеквадратического отклонения коэффициентов вейвлет разложения сигналов АЭ, подобен характеристике спектра Фурье, однако, как было показано нами ранее, позволяет получать более достоверную оценку стохастических сигналов в связи с тем, что также отражает изменение информативного параметра во времени [299]. В настоящей работе для расчета и составления таблицы частотных коэффициентов K_f  использовался вейвлет Добеши 2.

Видно, что численное значение энергии сигналов АЭ находится в диапазоне 1.2*10^-4 ¸ 400 мВ²с, а параметры частотного коэффициента – в диапазоне 2,5 ¸ 4,7. При этом большинству сигналов со значением параметра K_f > 3,7 соответствует значение энергии сигналов АЭ E_АЭ < 0,5 мВ²с.

В соответствии с критериями идентификации источников АЭ были построены графики, отражающие активность АЭ dN/dt. Моменты роста активности генерации АЭ от двух типов источников наглядно проявляются при их сопоставлении с диаграммой нагружения и графиком первой производной напряжения dσ/dε=f(ε)(коэффициентом деформационного упрочнения – см. рис. 5.3.2, б).

Кратко опишем принципы разделения на стадии с указанием процессов, развивающихся на каждой стадии с точки зрения кривой s-e (dσ/dε=f(ε)) и активности АЭ.

Выделение стадий для образцов без поверхностного азотирования проводили, прежде всего, по графику производной нагрузки по деформации (рис. 5.3.2, б) , как это традиционно делается в литературе [272,273]. Стадия _без.аз. I (e £ 0,3 %), соответствующая упругой деформации, характеризуется возрастанием величины производной dσ/dε(здесь и далее: в отношении dσ/dε расчет dε производится в относительных единицах) до достижения максимального значения 5,5·10⁴ МПа. С точки зрения АЭ эта стадия характеризуется наибольшей активностью дислокационных источников dN/dt_{без.аз. I дисл..}£ 55 (точка 1, рис. 2, а) и подобным характером для источников, идентифицируемых как микротрещины dN/dt_{без.аз. I мик.тр.} £ 5 (точка 2, рис. 5.3.2, а).