Роман Александрович Воробьев
603950, г. Нижний Новгород, Сормовское шоссе, д. 1а
603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24
Roman A. Vorob’ev
1a, Sormovskoye shosse, 603950, Nizhny Novgorod
24, Minina ul., 603950, Nizhny Novgorod
Виктор Николаевич Литовченко
603950, г. Нижний Новгород, Сормовское шоссе, д. 1а
Viktor N. Litovchenko
1a, Sormovskoye shosse, 603950, Nizhny Novgorod
Цель работы - исследование влияния структурного состояния после термической обработки стали 07Х3ГНМЮА на значения критического коэффициента интенсивности напряжений K1c, полученного при температуре –50 °C, и на скорость распространения ультразвуковых волн, а также установление между ними корреляционной связи для оперативной оценки трещиностойкости с использованием акустических характеристик. Механические характеристики материала и критический коэффициент интенсивности напряжений K1c получены на испытательной машине Inspekt 100 table. При определении K1c применяли метод касательных, в эксперименте использовали по 3 образца на одно значение K1c и реализовывали схему трехточечного изгиба при рабочей температуре T = –50 °C. Акустические параметры измеряли эхо-импульсным методом. Результаты работы показали возможность неразрушающей количественной оценки значений критического коэффициента интенсивности напряжений, основанную на ультразвуковом сканировании термоупрочненных образцов из стали 07Х3ГНМЮА. Получены новые представляющие научный интерес данные по механическим свойствам стали 07Х3ГНМЮА, а также корреляционная зависимость между скоростью прохождения продольных упругих волн и значениями критического коэффициента интенсивности напряжений конструкций. Отклонение расчетных значений K1c, найденных по результатам акустических измерений, от экспериментальных данных не превысило 10 %. Предложенная модель, объясняющая изменение акустических характеристик стали 07Х3ГНМЮА на основе фазовых изменений, протекающих в структуре во время отпуска, позволит проводить подобные исследования для других режимов термической обработки и других марок сталей. Использование данного метода существенно снижает затраты времени и труда на определение механических характеристик изделий из стали 07Х3ГНМЮА, поскольку не требует изготовления образцов и проведения испытаний. Разработанная методика может быть предложена для внедрения в производство как основная или дополнительная для оценки механических параметров материала после различных режимов термической обработки.
The goal of the study is to reveal the impact of change in the structural state of steel 07Kh3GNMYuA after heat treatment on the values of the critical stress intensity coefficient (K1c) obtained at a temperature of 50°C and on the velocity of ultrasound wave propagation, as well as to determine a correlation between them for rapid assessment of the crack resistance using acoustic characteristics. The mechanical characteristics of the material and the critical stress intensity coefficient K1c were obtained on the test machine «Inspekt 100 Table». The tangent method is used for determination of K1c. Three samples per K1c value were used in the experiment for a three-point bending scheme at the operating temperature T = –50°C. Acoustic parameters were measured using the echo-pulse method. The results of ultrasonic scanning of heat-strengthened samples made of steel 07Kh3GNMYuA demonstrated the possibility of non-destructive quantitative evaluation of the critical stress intensity coefficient. New data on the mechanical properties of steel 07Kh3GNMYuA and on the correlation between the velocity of longitudinal elastic waves and the values of the critical stress intensity coefficient of structures were obtained. Deviation of the calculated values of K1c obtained using acoustic measurements from the experimental values does not exceed 10%. The proposed model, which explains change in the acoustic characteristics of steel 07Kh3GNMYuA on the basis of phase changes occurring in the steel structure upon tempering, provides conducting of similar studies for other modes of heat treatment and other steel grades. The method is a low labor- and time-consuming procedure for determination of the mechanical characteristics of the products made of steel 07Kh3GNMYuA, since it does not require the manufacturing of samples and their testing. The developed procedure can be proposed for manufacturing application, as the main or additional method for evaluation of the mechanical parameters of materials after various modes of heat treatment.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.