Experimental Study of Postcritical Deformation and Failure of Steels at High Temperature

Abstract

Вильдеман В.Э., Третьяков М.П. Экспериментальное изучение закритического деформирования и разрушения сталей при высоких температурах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. МеханикаПермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия О СТАТЬЕ АННОТАЦИЯ Получена: 15 февраля 2019 г. Принята: 20 марта 2019 г. Опубликована: 30 марта 2019 г.Работа направлена на изучение прочности и живучести конструкций на основе представлений о кинетической природе разрушения материалов. Проведено экспериментальное исследование закономерностей и эффектов механического поведения конструкционных материалов на стадиях упругопластического и закритического деформирования при повышенных температурах. Реализованы испытания на одноосное растяжение образцов жаропрочной высоколегированной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса ЭП517Ш и конструкционной легированной стали перлитного класса 40Х в широком диапазоне температур: 22, 200, 400, 500 и 600 °С. Рассмотрены методические вопросы проведения испытаний на универсальной сервогидравлической испытательной системе Instron 8801 с использованием печи и высокотемпературного экстензометра. На основе полученных экспериментальных данных построены диаграммы деформирования с развитыми участками разупрочнения, осуществлена оценка влияния скорости деформации на закритическое поведение стали 40Х. Проведено сопоставление основных прочностных и деформационных характеристик рассмотренных сталей при различных температурах. Получены изображения поверхностей изломов образцов после разрушения при высоких температурах, которые характеризуются различной морфологией. На основе опытных данных о механических характеристиках сталей построены диаграммы лепесткового типа, позволяющие проводить комплексный анализ свойств при различных температурах. Показано, что с увеличением температуры испытаний снижение прочностных характеристик, связанных с обеспечением статической прочности детали, сопровождается увеличением деформационных ресурсов (остаточное удлинение и относительное сужение после разрыва) и коэффициента реализации закритической стадии деформирования, что имеет положительный эффект с точки зрения живучести элементов конструкций в процессе разрушения. © ПНИПУ Ключевые слова:экспериментальная механика, растяжение, металлы, прочность, закритическое поведение, живучесть, высокие температуры.The work is aimed to studying the strength and survivability of structures on the base of perceptions about the kinetic nature of the destruction of materials. An experimental study of the regularities and effects of the mechanical behavior of structural materials at the stages of elastoplastic and postcritical deformation at elevated temperatures has been carried out. Tests on uniaxial tension of specimens of the heat-resistant high-alloyed corrosion-resistant steel of martensitic class X15CrNi12-2 and the structural alloyed steel of pearlite class 40Cr were implemented in a wide range of temperatures: 22 °C, 200 °C, 400 °C, 500 °C and 600 °C. The met...