zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2018-84-7-30-34zldm-767Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИзмерение характеристик текстуры конструкционной стали 15ЮТА акустическим методом при усталостном разрушенииAcoustic study of the texture characteristics of 15YuTA construction steel in fatigue failure conditionsМишакинВ. В.MishakinV. V.

Василий Васильевич Мишакин 

г. Нижний Новгород

Vasily V. Mishakin

Nizhny Novgorod

imndt31@mts-nn.ruСеребряныйВ. Н.SerebryanyV. N.

Владимир Нинелович Серебряный 

Москва

Vladimir N. Serebryany 

Moscow

vns@imet.ac.ruГончарА. В.GoncharA. V.

Александр Викторович Гончар 

г. Нижний Новгород

Aleksandr V. Gonchar

Nizhny Novgorod

imndt31@mts-nn.ruКлюшниковВ. А.KlyushnikovV. A.

Вячеслав Александрович Клюшников 

г. Нижний Новгород

Vyacheslav A. Klyushnikov 

Nizhny Novgorod

imndt31@mts-nn.ruИнститут проблем машиностроения РАН — филиал Федерального исследовательского центра Института прикладной физики РАН; Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. АлексееваРоссияMechanical Engineering Research Institute, RAS, — branch of Federal Research Center The Institute of Applied Physics, RAS ; R. E. Alekseev State Technical UniversityRussian FederationИнститут металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАНРоссияA. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, RASRussian FederationИнститут проблем машиностроения РАН — филиал Федерального исследовательского центра Института прикладной физики РАНРоссияMechanical Engineering Research Institute, RAS, — branch of Federal Research Center The Institute of Applied Physics, RASRussian Federation2018070820188473034Copyright © Мишакин В.В., Серебряный В.Н., Гончар А.В., Клюшников В.А., 20182018Мишакин В.В., Серебряный В.Н., Гончар А.В., Клюшников В.А.Mishakin V.V., Serebryany V.N., Gonchar A.V., Klyushnikov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/767

Представлены результаты исследования изменения текстуры и коэффициентов Пуассона конструкционной стали 15ЮТА при усталостном разрушении в области многоцикловой усталости ультразвуковым эхо-импульсным методом. Используя объемные упругие волны и прецизионное измерение времени их распространения, получили значения коэффициентов функции распределения ориентировок и на основе которых строили полюсные фигуры. В качестве параметра, характеризующего остроту текстуры, использовали отношение интенсивностей в центре полюсной фигуры и в точке, отстоящей от центра на 45° вдоль направления прокатки. Установили, что изменение остроты текстуры связано с процессами развития микропластических деформаций и накопления микроповреждений. Изменение остроты текстуры в зависимости от количества циклов нагружения носит немонотонный характер. На начальном (первом) этапе нагружения наблюдали рост остроты, что можно объяснить развитием микродеформаций по наиболее благоприятно ориентированным плоскостям скольжения. На втором — уменьшение, что связано с рассеянием текстуры при повышении плотности микродефектов в процессе разрушения сплава. Параметр, характеризующий остроту текстуры, можно использовать как индикатор предразрушения при мониторинге материала конструкции ультразвуковым методом.

Ultrasonic echo-pulse method is used to study the texture changes and Poisson’s coefficients of 15YuTA construction steel upon fatigue failure in the range of high-cycle fatigue. To describe the texture change, pole figures were constructed using the values of the orientation distribution functions (W400 and W420) obtained from the results of precise measurements of the propagation time of elastic bulk waves in sheet materials. The intensity ratio in the center of the pole figure and the point remote from the center of the pole figure by 45° along the rolling direction was used as a parameter characterizing the texture sharpness. It is shown that change in the texture sharpness is attributed to the development of microplastic strain and accumulation of the microdamages. A nonmonotonic dependence of the change in the texture sharpness on the number of loading cycles is observed. At the initial stage of loading, there is some increase in the sharpness of the texture, which can be attributed to the development of micro-strains on the most favorably oriented sliding planes. At the second stage, a decrease in the texture sharpness is associated with the scattering of the texture as the density of microdefects increases during the destruction of the alloy. The parameter characterizing the texture sharpness can be used as a pre-destruction indicator when monitoring the material of the structure by the ultrasonic method.

усталостное разрушениетекстураультразвуккоэффициенты ФРОполюсная фигурасталь 15ЮТАfatigue failuretextureultrasoniccoefficients of the orientation distribution functionpole figuresteel 15YuTAМинистерство образования и науки Российской Федерации (RFMEFI58017X0012)ReferencesМишакин В. В., Клюшников В. А., Гончар А. В. Связь энергии деформации с коэффициентом Пуассона при циклическом нагружении аустенитной стали / Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № 5. С. 32 – 36.Mishakin V. V., Klyushnikov V. A., Gonchar A. V. The relationship between deformation energy and Poisson’s ratio under cyclic loading of austenitic steel / Zh. Tekhn. Fiz. 2015. Vol. 85. N 5. P. 32 – 36 [in Russian].Гончар А. В., Мишакин В. В., Клюшников В. А., Курашкин К. В. Изменение упругих характеристик метастабильной аустенитной стали при циклическом деформировании / Журнал технической физики. 2017. Т. 87. № 4. С. 518 – 521.Gonchar A. V., Mishakin V. V., Klyushnikov V. A., Kurashkin K. V. The change in the elastic characteristics of metastable austenitic steel during cyclic deformation / Zh. Tekhn. Fiz. 2017. Vol. 87. N 4. P. 518 – 521 [in Russian].Гончар А. В., Руденко А. Л., Мишакин В. В. Использование акустического и оптического методов неразрушающего контроля для исследования усталостного разрушения сталей до образования макротрещины / Деформация и разрушение материалов. 2012. № 7. С. 37 – 42.Gonchar A. V., Rudenko A. L., Mishakin V. V. The use of acoustic and optical methods of nondestructive testing to study the fatigue failure of steels before the formation of a macrocrack / Deform. Razrush. Mater. 2012. N 7. P. 37 – 42 [in Russian].Панин В. Е., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформации твердых тел. — Новосибирск: Наука, 1985. — 230 с.Panin V. E., Likhachev V. A., Grinyaev Yu. V. Structural levels of deformation of solids. — Novosibirsk: Nauka, 1985. — 230 p. [in Russian].Allen D., Sayers C. The measurement of residual stress in textured steel using an ultrasonic velocity combinations technique / Ultrasonics. 1984. Vol. 22. P. 179 – 188.Allen D., Sayers C. The measurement of residual stress in textured steel using an ultrasonic velocity combinations technique / Ultrasonics. 1984. Vol. 22. P. 179 – 188.Hirao M., Aoki K., Fukuoka K. Texture of polycrystalline metals characterized by ultrasonic velocity measurements / J. Acoust. Soc. Am. 1987. N 81(5). P. 1434 – 1440.Hirao M., Aoki K., Fukuoka K. Texture of polycrystalline metals characterized by ultrasonic velocity measurements / J. Acoust. Soc. Am. 1987. N 81(5). P. 1434 – 1440.Sayers C. M. Ultrasonic velocities in anisotropic polycrystalline aggregates / Appl. Phys. 1982. Vol. 15. P. 2157 – 2167.Sayers C. M. Ultrasonic velocities in anisotropic polycrystalline aggregates / Appl. Phys. 1982. Vol. 15. P. 2157 – 2167.Серебряный В. Н. Количественная оценка текстуры стальных листов с помощью ультразвуковых объемных волн / Заводская лаборатория. 1994. Т. 60. № 4. С. 29 – 34.Serebryanyi V. N. Quantification of the texture of steel sheets by means of ultrasonic volume waves / Zavod. Lab. 1994. Vol. 60. N 4. P. 29 – 34 [in Russian].Bunge H. J. Three-dimensional texture analysis / International Materials Review. 1987. Vol. 32. P. 265 – 291.Bunge H. J. Three-dimensional texture analysis / International Materials Review. 1987. Vol. 32. P. 265 – 291.ГОСТ 25.502–79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 25 с.State Standard GOST 25.502–79. Strength analysis and testing in machine building. Methods of metals mechanical testing. Methods of fatigue testing. — Moscow: Izd. standartov, 1985. — 25 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.