Анализ эволюции дефектной структуры поликристаллических материалов на различных стадиях нагружения методом акустической эмиссии (Постановка задачи, материал и методика исследований), страница 2

Исследование материалов с ГПУ кристаллической решеткой проводилось на титановых сплавах с α-структурой ОТ4 и ВТ20. Согласно ГОСТ 22178-76 [297] сплав ВТ20 имеет повышенные механические свойства (табл. 2.2.4), благодаря дополнительному легированию сплава ванадием, молибденом и повышенному содержанию алюминия и циркония.

Таблица 2.2.4 Механические свойства листов из титановых сплавов [226]

Образцы с надрезом

При нанесении концентраторов напряжений в виде надрезов преследовались две цели:

- исследование влияния концентраторов напряжений на характер эволюции дефектов структуры, оцениваемый на основании изменения параметров АЭ;

- локализация зоны деформации для сравнительной оценки изменения параметров АЭ с параметрами деформации, полученными при количественном анализе цифровых изображений поверхности оптико-телевизионным методом.

Концентраторы напряжений наносились на образцы в виде одностороннего надреза. Размер наносимого надреза был одинаков для всех исследованных материалов и имел форму острой выточки с углом 60° при вершине и глубиной 0,3 мм. В процессе растяжения производилась цифровая фото-регистрация полированной поверхности образцов в области деформации, искусственно локализованной созданным надрезом. Процессы пластической деформации наблюдали с помощью оптико-телевизионного комплекса «TOMSC» в оптический микроскоп МВТ-71 с длиннофокусным объективом и регистрировали цифровой видеокамерой.

Упрочнение азотированием поверхностного слоя

Для исследования влияния упрочняющих покрытий на эволюцию дефектной структуры по параметрам АЭ было проведено ионное азотирование поверхности образцов, выполненных по рис. 2.2.1, коррозионностойкой пластичной стали 12Х18Н10Т. В зависимости от времени азотирования, составлявшего 0,5 ч, 1 ч и 2 ч, на поверхности образовался модифицированный упрочненный слой d глубиной 10 мкм, 14 мкм и 30 мкм соответственно. Твердость слоя, полученного в результате химико-термической обработки (ХТО) доходила до 10 ГПа. После азотирования два противоположных азотированных слоя поверхности образцов сошлифовывались и оставались только две грани с упрочненным слоем. Это было необходимо для наблюдения боковой поверхности при растяжении образца При растяжении образца для регистрации зоны пластической деформации пластичной подложки сопряженной с упрочненным слоем использовался оптико-телевизионный комплекс «TOMSC».

Термическая обработка стали 45

Сталь 45 широко применяется в промышленности в качестве конструкционного материала. В зависимости от назначения, сталь 45 применяется в состоянии нормализации, закалки с различной степенью отпуска. В работе проведено исследование влияния термической обработки на характер проявления АЭ при деформации образцов статическим растяжением. Образцы стали 45, выполненные по чертежу на рис. 2.2.1, были подвергнуты закалке в воде от 850 °С и отпуску при температурах: 200, 300, 400, 500, 600 °С. После термической обработки образцы были подвергнуты растяжению на установке АЛА-ТОО ИМАШ 20-75 с регистрацией АЭ на протяжении всего испытания. Скорость растяжения образцов составляла 0,8 мм/мин, что в пересчете на относительную скорость деформации составляет 3,2·10^-4 с^-1. Для каждого из образцов были измерены: предел прочности s_в и твердость HRCэ.

Исследование эволюции дефектной структуры конструкционных материалов на различных стадиях усталости проводили в условиях циклического нагружения образцов изгибом.