Застосування методу акустичної емісії для оцінювання впливу поверхневого зміцнення на характеристики опору багатоцикловій втомі залізовуглецевих сплавів

Abstract

Запропоновано ефективний неруйнівний спосіб оцінювання ефекту зміцнення поверхневих шарів залізовуглецевих сплавів різних класів (вуглецеві та леговані сталі), що зазнають пошкоджень в умовах багатоциклової втоми. Описано теоретичні передумови практичного застосування неруйнівного методу акустичної емісії для оцінювання параметрів, які визначають процес руйнування матеріалів під дією циклічних навантажень, та фізико-механічну модель зміцнення двофазного пластично деформованого твердого тіла. Наведено методики отримання статичних та циклічних акустоемісійних характеристик матеріалів, а також результати АЕ контролю зразків досліджуваних матеріалів у різному технічному стані за різних умов навантаження. Проаналізовано отримані кореляційні залежності між характеристиками опору втомі зразків матеріалів як після нормалізації, так і після поверхневого зміцнювання, та параметрами їх статичних і циклічних АЕ характеристик.

The effective non-destructive method to estimate the effect of hardening of the surface layers of different class iron-carbon alloys (carbon steels and alloyed steels), which are being damaged at the high-cycle fatigue conditions has been proposed. The theoretical background of the non-destructive acoustic emission method practical application for the estimation of the parameters, which determine the material fracture process under cyclic loading, is described. The relation between the intensity of the AE radiation and the intensity of changing the stress/strain condition of the material local volume according to the model of the high-cycle fatigue, which is based on the existence of the pole of the fatigue curves of the same class materials having different technological inheritance hypothesis has been established. The physical-mechanical model of the two-phase plastic deformed solid body hardening is presented. According to this model, the power of the AE radiation is connected with the dislocation processes intensity, which is characterized by the size of local yielding zone on the material micro-yielding stage. The experimentally obtained physical-mechanical properties, as well as the fatigue resistance characteristics of the carbon steels, having different carbon content, and alloyed steels, having various alloy elements content, both in the after-normalizing state and after hard facing via plastic deformation of the surface by the steel balls, which are oscillated at the ultrasonic frequency are presented. The methods to obtain the static and cyclic acoustic emission characteristics of the materials are given. Due to experimental data of the AE monitoring under different loading conditions of the specimens of the investigated materials having various technical conditions, the peculiarities of the static and cyclic AE characteristics are analysed. The possibilities of the using the specific parameters of the AE characteristics for the estimation of the hard facing influence on the fatigue resistance characteristics are discussed. The obtained correlation dependences between the high-cycle fatigue resistance characteristics of the material specimens, both after normalizing and after hard facing, and the parameters of their static and cyclic AE characteristics are analysed.