Акустические свойства мартенситно-стареющей стали XM-12 после энергетических воздействий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследование акустических свойств мартенситно-стареющих сталей, эксплуатируемых в условиях различных энергетических силовых и температурных воздействий, является актуальной задачей, так как именно метод акустической структуроскопии обеспечивает наиболее достоверную связь со структурой, напряженно-деформированным состоянием и механическими свойствами сталей. Работа посвящена исследованию акустических свойств образцов мартенситно-стареющей стали XM-12 при различных термических обработках в условиях механических растягивающих и циклических нагрузок. Исследованы образцы мартенситно-стареющей стали XM-12 в трех структурных состояниях: после отжига на твердый раствор и последующего старения при 470 и 565 °С; при испытаниях на растяжение; в процессе циклической нагрузки растяжения-сжатия. В исследованиях использована уникальная научная установка «Информационно-измерительный комплекс для исследований акустических свойств материалов и изделий». Она реализует акустический зеркально-теневой метод на многократных отражениях с применением электромагнитно-акустического и пьезоэлектрического преобразователей на основе поливинилиденфторидной пленки для возбуждения и приема волн и позволяет определить скорости распространения волн с погрешностью не более 2 м/с. Исследованы акустические (скорость волн, упругие модули, коэффициенты электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования, коэффициенты акустической анизотропии, коэффициенты акустоупругой связи) и электромагнитные (коэрцитивная сила и электропроводность) характеристики образцов: в исходном состоянии (до нагружения); пошагово в процессе растягивающих нагрузок и последующего разгружения; после испытаний на растяжение; в процессе циклической нагрузки растяжения-сжатия. Выявлено, что наибольшей структурной чувствительностью к механической растягивающей нагрузке и циклическому нагружению являются следующие акустические параметры образцов стали XM-12: скорость поперечной волны, коэффициент Пуассона, коэффициент двойного ЭМА-преобразования и коэффициент акустической анизотропии.

Об авторах

Ольга Владимировна Муравьева

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: olgak166@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3442-8163

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

Россия, Адрес 1: 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7. Адрес 2: 426067, Россия, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, 34

Виталий Васильевич Муравьев

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,
Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: vmuraviev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8590-1382

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

Россия, Адрес 1: 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7. Адрес 2: 426067, Россия, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, 34

Людмила Владимировна Волкова

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова

Email: ludmila396@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5128-6465

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

Россия, 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Алексей Леонидович Владыкин

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: pmkk@istu.ru
ORCID iD: 0009-0006-1813-2011

аспирант 

Россия, 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Константин Юрьевич Белослудцев

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова

Email: kostya.belka99@yandex.ru

магистрант

Россия, 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Список литературы

  1. Еремин Е.Н., Лосев А.С., Пономарев И.А., Бородихин С.А. Влияние режимов термической обработки на структуру, свойства и фазовый состав стали 10Г7М3С2АФТЮ, наплавленной порошковой проволокой // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 5. С. 3–8. doi: 10.30987/2223-4608-2020-5-3-8.
  2. Громов В.И., Якушева Н.А., Полунов И.Л. Оценка влияния режимов термической обработки на уровень механических свойств мартенситостареющих сталей системы легирования Fe–Ni–Mo–Ti–Al // Труды ВИАМ. 2017. № 11. С. 12–20. doi: 10.18577/2307-6046-2017-0-11-2-2.
  3. Couturier L., De Geuser F., Deschamps A. Microstructural evolution during long time aging of 15–5PH stainless steel // Materialia. 2020. Vol. 9. Article number 100634. doi: 10.1016/j.mtla.2020.100634.
  4. Niu Jingpeng, Cui Bing, Jin Huijin, Yan Jialing, Meng Wei, Min Chunying, Xu Dong. Effect of Post-Weld Aging Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Weld Metal of 15-5 PH // Journal of Materials Engineering and Performance. 2020. Vol. 29. P. 7026–7033. doi: 10.1007/s11665-020-05193-y.
  5. Jin Chunhui, Zhou Honglin, Lai Yuan, Li Bei, Zhang Kewei, Chen Huiqin, Zhao Jinhua. Microstructure and mechanical properties of 15-5 PH stainless steel under different aging temperature // Metallurgical Research and Technology. 2021. Vol. 118. № 6. Article number 601. doi: 10.1051/metal/2021078.
  6. Valiorgue F., Zmelty V., Dumas M., Chomienne V., Verdu C., Lefebvre F., Rech J. Influence of residual stress profile and surface microstructure on fatigue life of a 15-5PH // Procedia Engineering. 2018. Vol. 213. P. 623–629. doi: 10.1016/j.proeng.2018.02.058.
  7. Zhou Tao, Faleskog J., Babu R.P., Odqvist J., Yu Hao, Hedström P. Exploring the relationship between the microstructure and strength of fresh and tempered martensite in a maraging stainless steel Fe–15Cr–5Ni // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 745. P. 420–428. doi: 10.1016/j.msea.2018.12.126.
  8. Avula I., Arohi A.Ch., Kumar Ch.S., Sen I. Microstructure, Corrosion and Mechanical Behavior of 15-5 PH Stainless Steel Processed by Direct Metal Laser Sintering // Journal of Materials Engineering and Performance. 2021. Vol. 30. P. 6924–6937. doi: 10.1007/s11665-021-06069-5.
  9. Nong X.D., Zhou X.L., Li J.H., Wang Y.D., Zhao Y.F., Brochu M. Selective laser melting and heat treatment of precipitation hardening stainless steel with a refined microstructure and excellent mechanical properties // Scripta Materialia. 2020. Vol. 178. P. 7–12. doi: 10.1016/j.scriptamat.2019.10.040.
  10. Sarkar S., Mukherjee S., Kumar Ch.S., Nath A.K. Effects of heat treatment on microstructure, mechanical and corrosion properties of 15-5 PH stainless steel parts built by selective laser melting process // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 150. P. 279–294. doi: 10.1016/j.jmapro.2019.12.048.
  11. Sarkar S., Kumar Ch.S., Nath A.K. Effects of heat treatment and build orientations on the fatigue life of selective laser melted 15-5 PH stainless steel // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 755. P. 235–245. doi: 10.1016/j.msea.2019.04.003.
  12. Горкунов Э.С., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Путилова Е.А., Мушников А.Н., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. Особенности поведения магнитных и акустических характеристик горячекатаной стали 08Г2Б при циклическом нагружении // Дефектоскопия. 2019. № 11. С. 21–31. doi: 10.1134/S0130308219110034.
  13. Takeda S., Uchimoto T., Kita A., Matsumoto T., Sasaki T. Mechanism study of the residual stress evaluation of low-carbon steels using the eddy current magnetic signature method // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2021. Vol. 538. Article number 168268. doi: 10.1016/j.jmmm.2021.168268.
  14. Мишакин В.В., Гончар А.В., Клюшников В.А., Курашкин К.В. Исследование влияния пластического деформирования на кристаллографическую текстуру и ультразвуковые характеристики низколегированной стали // Проблемы прочности и пластичности. 2021. Т. 83. № 3. С. 255–264. doi: 10.32326/1814-9146-2021-83-3-255-264.
  15. Гончар А.В., Клюшников В.А., Мишакин В.В. Влияние пластического деформирования и последующей термообработки на акустические и электромагнитные свойства стали 12Х18Н10Т // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 2. С. 23–28. doi: 10.26896/1028-6861-2019-85-2-23-28.
  16. Mishakin V.V., Gonchar A.V., Kurashkin K.V., Klyushnikov V.A., Kachanov M. On low-cycle fatigue of austenitic steel. Part I: Changes of Poisson’s ratio and elastic anisotropy // International Journal of Engineering Science. 2021. Vol. 168. Article number 103567. doi: 10.1016/j.ijengsci.2021.103567.
  17. Углов А.Л., Хлыбов А.А., Бычков А.Л., Кувшинов М.О. О неразрушающем контроле остаточных напряжений в деталях осесимметричной формы из стали 03Н17К10В10МТ // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. 2019. Т. 22. № 4. С. 3–9. doi: 10.22213/2413-1172-2019-4-3-9.
  18. Муравьев В.В., Тапков К.А., Леньков С.В. Неразрушающий контроль внутренних напряжений в рельсах при изготовлении с использованием метода акустоупругости // Дефектоскопия. 2019. № 1. С. 10–16. doi: 10.1134/S01303082190100020.
  19. Хлыбов А.А., Кабалдин Ю.Г., Рябов Д.А., Аносов М.С., Шагатин Д.А. Исследование поврежденности образцов из стали 12Х18Н10Т при малоцикловой усталости методами неразрушающего контроля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 5. С. 61–67. doi: 10.26896/1028-6861-2021-87-5-61-67.
  20. Муравьева О.В., Муравьев В.В., Башарова А.Ф., Синцов М.А., Богдан О.П. Влияние термической обработки и структурного состояния стали 40Х пруткового сортамента на скорость ультразвуковых волн и коэффициент Пуассона // Сталь. 2020. № 8. С. 63–68. EDN: MKTWDN.
  21. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Вагапов Т.Р., Макарова В.Е., Степанова Е.А. Акустические и электромагнитные свойства заготовок стволов гражданских ружей // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21. № 1. С. 59–70. EDN: KBBVGW.
  22. Муравьев В.В., Будрин А.Ю., Синцов М.А. Влияние циклически изменяющихся нагрузок на скорости сдвиговых и рэлеевских волн в стальных прутках разной термической обработки // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18. № 4. С. 4–10. doi: 10.22213/2410-9304-2020-4-10.
  23. Муравьев В.В., Будрин А.Ю., Синцов М.А. Структуроскопия термически обработанных стальных прутков по скорости распространения рэлеевских волн // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18. № 2. С. 37–43. doi: 10.22213/2410-9304-2020-2-37-43.
  24. Муравьева О.В., Брестер А.Ф., Муравьев В.В. Сравнительная чувствительность информативных параметров электромагнитно-акустического зеркально-теневого метода на многократных отражениях при контроле пруткового проката // Дефектоскопия. 2022. № 8. С. 36–51. EDN: BQEKGO.
  25. Kazantseva N.V., Merkushev A.G., Shishkin D.A., Ezhov I.V., Davidov D.I., Rigmant M.B., Terentev P.B., Egorova L.Yu. Magnetic Properties and Structure of Products from 1.4540 Stainless Steel Manufactured by 3D Printing // Physics of Metals and Metallography. 2019. Vol. 120. P. 1270–1275. doi: 10.1134/S0031918X19130118.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Муравьева О.В., Муравьев В.В., Волкова Л.В., Владыкин А.Л., Белослудцев К.Ю., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах