Александр Евгеньевич Зорин
117186, Москва, Севастопольский пр., д. 47а
Alexander E. Zorin
47a, Sevastopolsky prosp., Moscow, 117186
Артем Сергеевич Романцов
169300, Ухта, ул. Первомайская, д. 13
Artem S. Romantsov
13, Pervomayskaya ul., Ukhta, 169300
Механические характеристики металла определяются его химическим составом, особенностями структуры, ее деформационной способностью. Под последней понимается способность элементов структуры к релаксации внутренних напряжений при деформировании путем дислокационного скольжения, не приводящего к образованию трещин и разрушению. В работе рассмотрена возможность использования метода микроиндентирования для оценки деформационной способности структуры конструкционных сталей, обладающих относительно высокой пластичностью. Согласно теоретическому анализу повышение жесткости и снижение пластичности металла приводит к изменению механизма деформирования при внедрении индентора, в частности, к возникновению на поверхности рядом с отпечатком деформационных эффектов различной морфологии, которые могут служить признаком пластичности металла. Выполнены экспериментальные исследования на трубных сталях различных классов прочности и типов структуры. Они подтвердили, что по мере снижения деформационной способности металла (прежде всего в результате деформационного упрочнения) рядом с отпечатком формируется система локализованных сдвигов по линиям действия максимальных касательных напряжений. Предложена шкала для ранжирования данных локализованных сдвигов, определены оптимальная величина нагрузки и форма индентора, позволяющие обеспечить максимальную информативность микроиндентирований. По результатам микроиндентирования разработана методика оценки охрупчивания пластичных конструкционных сталей, которая может стать основой для создания эффективной технологии неразрушающего способа оценки состояния металла.
The mechanical characteristics of a metal are determined by a combination of three groups of factors: the chemical composition, structural features and the deformation ability of the structure, i.e., the ability of elements to relax internal stresses during deformation through dislocation sliding which does not lead to the crack formation and destruction. The possibility of using microindentation to assess the deformation ability of the structure of structural steels with a relatively high ductility is the goal of the study. The theoretical analysis revealed that an increase in the stiffness and a decrease in the plasticity of a metal leads to a change in the deformation model during indentation and, in particular, to the occurrence of deformation effects of various morphologies on the surface near the imprint, which can be indicative of the metal plasticity. Experimental studies performed on pipe steels of various strength and types of the structure confirmed that as the deformation ability of the metal decreases (primarily as a result of deformation hardening), a system of localized shears is formed near the imprint along the lines of action of maximum tangential stresses. A scale for ranking data of localized shears is proposed and the optimal load value and shape of the indenter are determined which provide gaining maximum information by microindentation. A methodology for assessing the embrittlement of plastic construction steels based on the results of microindentation has been developed, which can form a basis for creating an effective technology of nondestructive evaluation of the metal state.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.