Оцінювання зародження та розвитку пошкодженості в теплостійкій сталі за термоциклічного навантаження.

Abstract

Дисертацію присвячено оцінюванню пошкодженості сталі роликів МБЛЗ та закономірностей її пластичного деформування з урахуванням множинного розтріскування. Встановлено основні закономірності впливу термоциклічного напрацювання на пошкоджуваність, руйнування сталі 25Х1М1Ф та запропоновано схеми деформування матеріалу на різних структурних рівнях. Вперше описано структурні рівні деформування і руйнування сталі 25Х1М1Ф. Встановлено основні закономірності впливу термоциклічного напрацювання на мікро-, мезо- і макрорівнях, які дозволяють оцінити вплив термоциклування на статичну міцність сталі 25Х1М1Ф. Проаналізовано механізми високотемпературного поширення втомних тріщин у сталі 25Х1М1Ф. Тріщини поширюються за змішаним механізмом відриву та локального зсуву матеріалу. Досліджено кількісні показники множинного втомного розтріскування ролика МБЛЗ за різної глибини від зовнішньої поверхні та вплив окиснення поверхні на кількість ідентифікованих тріщин. Виявлено зниження їх кількості на глибині до 2,0 мм у 1,5 рази.

Диссертация посвящена исследованию поврежденности стали роликов МНЛЗ и закономерностей ее пластического деформирования с учетом множественного растрескивания. В работе исследовано деформационное поведение и закономерности разрушения стали 25Х1М1Ф в исходном состоянии и после термоциклической наработки. Установлен эффект снижения условной границы текучести, возрастание относительного удлинение, в основном за счет увеличения составляющей равномерной деформации. Статическая трещиностойкость оказалась слабо чувствительной к изменению состояния металла. Указанные особенности являются следствием изменений в структуре металла и его поврежденности. Установлены основные закономерности влияния термоциклической наработки на микро-, мезо- и макроуровне, которые позволяет сформулировать практические рекомендации по учету влияния термоциклирования на несущую способность и статическую трещиностойкость стали 25Х1М1Ф. Изучено влияние эксплуатационной термомеханической нагрузки на изменения основных механических характеристик стали 25Х1М1Ф. Установлено три особенности механического поведения эксплуатируемого металла, которые указывают на развитие в нем множественной поврежденности: более высокая чувствительность к деградации металла микротвердости по сравнению с твердостью; одновременное повышение твердости и микротвердости, с одной стороны, а с другой - снижение прочности; противоположный характер изменения относительного удлинения и относительного сужения. Проанализированы механизмы высокотемпературного роста усталостных трещин в стали 25Х1М1Ф. Согласно данным фрактографического анализа следует, что магистральная трещина зарождается во внешних слоях материала, развиваясь по механизму вязкого сдвига и отрыва. При этом характер разрушения материала определяется интенсивностью внутризеренной деформации и объединениям пор. Исследованы количественные показатели множественного усталостного растрескивания ролика МНЛЗ на разной глубине от внешней поверхности и влияние окисления поверхности на параметры идентифицированных трещин. Выявлено снижение их количества на глубине до 2,0 мм в 1,5 раза.

The thesis deals with the investigation of steel damage 25Kh1M1F and laws of its plastic deformation with operating multiple cracking. The basic laws of the thermo cyclic loading influence on the damage, fracture of 25Kh1M1F steel and scheme of material deformation at different structural levels have been established. The basic laws of the influence thermo cyclic loading at micro -, meso - and macro levels have been investigated and estimated the effect of thermal cycling on the static strength of 25Kh1M1F steel. The mechanisms of high temperature fatigue crack growth in the steel 25Kh1M1F have been analyzed. Cracks are distributed by the mixed mechanism of separation and displacement of local material. The quantitative indices of multiple fatigue roller cracking at different depths from the outer surface and the effect of surface oxidation on the number of identified cracks have been investigated. Their decrease in 1,5 times have been detected at depth range of 2,0 mm.