Трещиностойкость мартенситностареющей стали при циклическом нагружении

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние структуры на прочность и трещиностойкость мартенситностареющей стали при циклическом нагружении. Рассмотрено влияние дисперсности интерметаллидных выделений, образовавшихся в процессе отпуска, на циклическую трещиностойкость. Обсуждается изменение характеристик циклической трещиностойкости исследованной стали в зависимости от размеров элементов микроструктуры, режимов закалки и последующего отпуска. Показано, что в мартенситностареющей стали с крупнозернистой структурой наблюдается высокий уровень околопороговой циклической трещиностойкости, вероятно, связанный с соотношением числа циклов нагружения и размера зоны циклической пластической деформации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Н. Симонов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: akalet@imp.uran.ru
Россия, Комсомольский просп., 29, Пермь, 614990

М. Ю. Симонов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: akalet@imp.uran.ru
Россия, Комсомольский просп., 29, Пермь, 614990

Ю. В. Калетина

Институт физики металлов УрО РАН

Email: akalet@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

А. Ю. Калетин

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: akalet@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. He Y., Yang K., Sha W., Cleland D.J. Microstructure and mechanical properties of a 2000 MPa Co-free maraging steel after aging at 753 K // Metall. Mater. Trans. A. 2004. V. 35. № 9. P. 2747–2755.
  2. Wang W., Yan W., Duan Q., Shan Y., Zhang Z., Yang K. Study on fatigue property of a new 2.8 GPa grade maraging steel // Mater. Sci. Eng. A. 2010. V. 527. P. 3057–3063.
  3. Tariq F., Naz N., Baloch R.A. Effect of cycling aging on mechanical properties and microstructure of maraging steel 250 // J. Mater. Eng. Perf. (JMEP). 2010. V. 19. P. 1005–1014.
  4. Hou H., Li H.F., Jin Y.C., Wang X.R., Wen Z.Q. Effect of heat treatment temperature on the mechanical properties of low-temperature high strength maraging steel // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 601. P. 1–6.
  5. Wang B., Duan Q.Q., Zhang P., Zhang Z.J., Li Z.F., Zhang X.W. Investigation on the cracking resistances of different ageing treated 18Ni maraging steels // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 771. P. 138553.
  6. Xu Z.K., Wang B., Zhang P., Zhang Z.F. Short fatigue crack growth behavior in 18Ni maraging steel // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 807. P. 140844.
  7. Zhang Z., Koyama M., Tsuzaki K., Noguchi H. Three-dimensional characterization of low-cycle fatigue crack morphology in TRIP-maraging steel: Crack closure, geometrical uncertainty and wear // Intern. J. Fatigue. 2021. V. 143. P. 106032.
  8. Zhang C., Wang C., Zhang S.L., Ding Y.L., Ge Q.L., Su J. Effect of aging temperature on the precipitation behavior and mechanical properties of Fe-Cr-Ni maraging stainless steel // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 806. P. 140763.
  9. Li H., Liu Y., Liu B., Wei D.X. Synergistic enhancement of strength and ductility of cobalt-free maraging steel via nanometer-scaled microstructures // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 842. P. 143099.
  10. Li J.H., Zhan D.P., Jiang Z.H., Zhang H.S., Yang Y.K., Zhang Y.P. Progress on improving strength-toughness of ultra-high strength martensitic steels for aerospace applications: a review // J. Mater. Research Techn. 2023. V. 23. № 3–4. P. 172–190.
  11. Rosenauer A., Brandl D., Ressel G., Lukas S., Monschein S., Stockinger M., Schnitzer R. Influence of delta ferrite on the impact toughness of a PH 13-8 Mo maraging steel // Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process. 2022. V. 856. P. 144024.
  12. Симонов Ю.Н., Симонов М.Ю., Калетина Ю.В., Калетин А.Ю. Структура и трещиностойкость мартенситностареющих сталей при однократном нагружении // ФММ. 2023. Т. 124. № 10. С. 978–987.
  13. Paris P.C., Erdogan F.A. Critical Analysis of Crack Propagation Laws // J. Basic Eng. 1963. V. 85. P. 528–533.
  14. Elber W. The Significance of Fatigue Crack Closure. In: Rosenfeld, M. Ed. Damage Tolerance in Aircraft Structures, ASTM International, West Conshohocken, PA. 1971. P. 230–242.
  15. Ritchie R.O., Suresh S. Some considerations on fatigue crack closure at near-threshold stress intensities due to fracture surface morphology // Met. Trans. 1982. V. 13A. № 5. P. 937–940.
  16. Романив О.Н., Никифорчин Г.Н., Студент А.З., Цирульник А.Т. О двух особенностях оценки коррозионной трещиностойкости конструкционных сплавов // ФХММ. 1982. Т. 16. № 1. С. 35–47.
  17. Георгиев М., Межова Н. Приложна механика на разрушаването. София: Булвест 2000, 2013. 559 с.
  18. Yoder G.R., Cooley L.A., Crooker T.W. Quantitative analysis of microstructural effects on fatigue crack growth in widmastatten Ti–6Al–4V and Ti–8Al–1Mo–1V // Eng. Fract. Mech. 1979. V. 11. № 4. P. 805–816.
  19. Симонов Ю.Н. Структурные аспекты прочности и трещиностойкости низкоуглеродистых конструкционных сталей / Дис. д-ра техн. наук. Пермь: ПГТУ, 2004. 383 с.
  20. Hornbogen E., Zumhgar K-H. Microstructure and fatigue crack growth in a γ-Fe–Ni–Al alloy // Acta Met. 1976. V. 24. № 6. P. 581–592.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ПЭМ-изображение структуры стали 03Х11Н10М2Т после закалки от 920°С в воде и последующего отпуска при 560°С в течение 3 ч: а – светлое поле; б – темное поле в рефлексе фазы старения.

Скачать (44KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграммы циклической трещиностойкости стали 03Х11Н10М2Т после различных режимов отпуска (исходное состояние – закалка 920°С, вода): 1 – без отпуска (исходное состояние); 2 – отпуск 300°С; 3 – отпуск 440°С; 4 – отпуск 500°С; 5 – отпуск 560°С; 6 – отпуск 300°С + 500°С.

Скачать (47KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображение микрорельефа поверхности усталостных изломов стали 03Х11Н10М2Т: а – закалка 920°С+отпуск 500°С; околопороговая область (V=10–9 м/цикл); б – закалка 920°С+отпуск 500°С, парисовский участок ДЦТ (V=10–7 – 10–6 м/цикл); в – закалка 1200°С+отпуск 500°С, околопороговая область (V=10-9 м/цикл); г – закалка 920°С+отпуск 440°С, околопороговая область (V=10–9 м/цикл).

Скачать (41KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние температуры нагрева под закалку на циклическую трещиностойкость стали 3Х11Н10М2Т: 1 – закалка 920°С, вода и отпуск 300оС+500°С; 2 – закалка 1200°С, вода и отпуск 300оС+500°С; 3 – закалка 920°С, вода и отпуск 300°С; 4 – закалка 1200°С, вода и отпуск 300°С.

Скачать (44KB)
Метаданные