Николай Андреевич Махутов
101000, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Nikolay A. Makhutov
4, Malyi Kharitonyevsky per., Moscow, 101990
Игорь Евгеньевич Васильев
101000, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Igor E. Vasil’ev
4, Malyi Kharitonyevsky per., Moscow, 101990
Дмитрий Витальевич Чернов
101000, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Dmitry V. Chernov
4, Malyi Kharitonyevsky per., Moscow, 101990
Артём Юрьевич Марченков
111250, Москва, Красноказарменная улица, д. 14, стр. 1
Artem Yu. Marchenkov
14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250
Проведена акустико-эмиссионная диагностика при испытаниях на разрыв образцов из стали 20ХН2МА для изучения потери пластичности после ударного воздействия. Использовали образцы с габаритными размерами 300 × 20 × 6 мм и V-образным надрезом глубиной 3,3 мм. Ударное воздействие в зоне концентратора вызывало исчерпание пластичности материала, что сопровождалось снижением парциальной доли вязкого разрушения и возрастанием хрупкого. Испытываемые образцы разделили на шесть партий. Образцы первой партии не подвергали ударному воздействию. Во второй партии энергия удара составляла 50 Дж, в третьей — 75 Дж, в четвертой — 100 Дж, в пятой — 125 Дж и в шестой — 150 Дж. Испытания образцов на разрыв проводили при комнатной температуре и скорости перемещения подвижной траверсы 1 мм/мин. В процессе нагружения кинетику повреждений в зоне надреза контролировали с применением метода акустической эмиссии (АЭ) и видеосъемки. Хрупкие и вязкие процессы разрушения кристаллической решетки металла, вызванные сколом и сдвигом соответственно, прежде всего отличаются скоростью и длительностью волн напряжений. Для разделения генерируемых этими процессами импульсов АЭ анализировали спектрограммы частотно-временных преобразований и формы сигналов. Селекцию импульсов проводили с использованием комплексного параметра, отражающего крутизну падения амплитуды сигнала на фазе его затухания. Установлены граничные значения, позволяющие разделять регистрируемые импульсы на потоки, вызванные вязкими и хрупкими повреждениями структуры конструкционных сталей. Как показали проведенные исследования, влияние удара на исчерпание пластических свойств стали 20ХН2МА начинало заметно проявляться, когда уровень удельной работы (aV) превышал 50 Дж/см2. При возрастании aV до 150 Дж/см2 весовое содержание локационных импульсов, характеризующих кинетику хрупкого разрушения структурных связей, повышалось в 3 – 4 раза относительно регистрируемого для образцов без удара. Такой результат коррелирует с длительностью испытания образцов на разрыв, которая при повышении уровня aV до 150 Дж/см2 сокращалась в три раза.
Acoustic emission (AE) diagnostics was carried out during tensile testing of 20KhN2MA steel samples to study the loss of ductility after the impact. We used V-notched samples (3.3 mm in depth) with overall dimensions of 300 × 20 × 6 mm. The impact in the concentrator zone caused the depletion of the plasticity of the material, which was accompanied by a decrease in the partial fraction of ductile fracture and an increase in brittle fracture. The test samples were divided into six batches. The samples of the first batch were not subjected to the impact. In the second batch, the impact energy was 50 J, in the third — 75 J, in the fourth — 100 J, in the fifth — 125 J and in the sixth — 150 J. The rupture tests were carried out at room temperature and at a speed of the movable traverse of 1 mm/min. The kinetics of damage in the notch zone during loading was monitored using the acoustic emission (AE) method and video recording. Processes of brittle and ductile (caused by cleavage and shear, respectively) destruction of the crystal lattice of a metal differ primarily in the speed and duration of stress waves. To separate AE pulses generated by these processes, spectrograms of time-frequency transformations and waveforms were analyzed. Pulse selection was carried out using a complex parameter reflecting the steepness of the amplitude drop at the phase of signal attenuation. Boundary values were determined that allow separation of the recorded pulses into flows caused by ductile and brittle structural damage to structural steels. It is shown that manifestation of the effect of impact on the exhaustion of the plastic properties of steel 20KhN2MA becomes noticeable when the level of specific work exceeds 50 J/cm2. Moreover, with an increase in the specific work up to 150 J/cm2, the weight content of location pulses characterizing the kinetics of brittle destruction of structural bonds increased by 3 – 4 times, relative to that recorded for the samples without impact. This result correlates with the duration of the rupture test of the samples, which was reduced by three times when the level of the specific work increased to 150 J/cm2
The authors declare that there are no conflicts of interest present.