ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВЫСОКОХРОМИСТОЙ СТАЛИ

Исследовано изменение скорости распространения ультразвука при пластической деформации коррозионно-стойкой высокохромистой стали 40Х13 с феррито-карбидной (состояние поставки), мартенситной (после закалки) и сорбитной (после высокого отпуска) структурами. Обнаружено, что каждое состояние демонстрирует свой вид кривой нагружения. В состоянии поставки диаграмма нагружения является практически параболической на всем протяжении, в то время как в мартенситном состоянии содержит только стадию линейного деформационного упрочнения, а в сорбитном состоянии кривая пластического течения является трехстадийной. Методами оптической и атомно-силовой микроскопии исследована структура стали при различных видах термической обработки. Одновременно с регистрацией кривых нагружения проводили измерение скорости ультразвуковых поверхностных волн (волн Рэлея) в исследуемой стали при растяжении. Реализация метода измерения скорости волн Рэлея заключалась в периодической генерации прямоугольных импульсов длительностью 100 нс на входе излучающего пьезопреобразователя и регистрации прошедшей по образцу волны посредством приемного пьезопреобразователя, подключенного к цифровому осциллографу. Регистрируемый сигнал в цифровом виде использовали для измерения времени, прошедшего от момента генерации импульса на входе излучающего преобразователя до момента возникновения сигнала на выходе приемного преобразователя. Расстояние между преобразователями в процессе эксперимента остается постоянным. Показано, что зависимость скорости ультразвука при активном нагружении определяется законом пластического течения, то есть стадийностью соответствующей диаграммы нагружения. Структурное состояние исследуемой стали изменяет не только тип деформационной кривой при одноосном растяжении, но и меняет характер зависимости скорости ультразвука от деформации.

высокохромистая сталь, структура, пластическая деформация, механические свойства, скорость ультразвука, атомно-силовая микроскопия

1. Pelleg J. Mechanical properties of materials. – Dordrecht, Hei delberg, New York, London: Springer, 2013. – 644 p.

2. Murav’ev V.V., Volkova L.V. Estimation of residual stresses in locomotive wheel treads using the acoustoelasticity method // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2013. Vol. 49. No. 7. P. 382 – 386.

3. Murav’ev V.V., Murav’ev M.V., Bekher S.A. A novel technique of AE signal processing for upgrading the accuracy of fl aw localization // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2002. Vol. 38. No. 8. P. 600 – 610.

4. Murav’ev V.V., Murav’eva O.V., Platunov A.V. et al. Investigations of acoustoelastic characteristics of rod waves in heat-treated steel wires using the electromagnetic-acoustic method // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2012. Vol. 48. No. 8. P. 447 – 456.

5. Zuev L.B., Semukhin B.S., Bushmeleva K.I. Variation of the ultrasonic velocity in Al under plastic deformation // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 45. No. 1. P. 50 – 54.

6. Zuev L.B., Semukhin B.S. Acoustic properties of metals and alloys under deformation // Physics and Chemistry of Metal Treatment. 2002. No. 5. P. 65 – 68.

7. Danilov V.I., Orlova D.V., Zuev L.B., Shlyakhova G.V. Spesial features of the localized plastic deformation and fracture of high chromium steel of the martensitic class // Russian Physics Journal. 2009. Vol. 52. No. 5. P. 525 – 531.

8. Афонин В.К. Металлы и сплавы: Справочник / Под ред. Ю.П. Солнцева. – СПб.: НПО «Профессионал», 2007. – 1092 с.

9. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. Лаборатория металлографии. – М.: Металлургия, 1965. – 439 с.

10. Сканирующий зондовый микроскоп Solver PRO. Руководство пользователя. – М.: ЗАО «Нанотехнология-МДТ», 2006. – 341 с.

11. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Шляхова Г.В., Орлова Д.В. Мезо- и мак роструктурная локализация пластического течения объемного субмикрокристаллического титана // Изв. вуз. Физика. 2009. № 9-1. С. 48 – 52.

12. Shlyakhova G.V., Barannikova S.A., Zuev L.B. Nanostructure of superconducting Nb-Ti cable // Steel in Translation. 2013. Vol. 43. No. 10. P. 640 – 643.

13. Shlyakhova G.V., Barannikova S.A., Zuev L.B., Kosinov D.A. Localization of plastic deformation in alloyed γ-iron single crystals electrolytically saturated with hydrogen // Steel in Translation. 2013. Vol. 43. No. 8. P. 480 – 484.

14. Зуев Л.Б., Шляхова Г.В. О возможностях атомно-силовой микроскопии в металлографии углеродистых сталей // Материаловедение. 2014. № 7. С. 7 – 14.

15. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. – Киев: Наукова думка, 1989. – 256 с.

16. Zuev L.B., Semukhin B.S., Lunev A.G. On the interrelation between plastic-deformation localization and the acoustic properties of aluminum and D16 alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2004. No. 3. P. 286 – 292.

17. Лунев А.Г., Бочкарева А.В. О влиянии структурных превращений в деформируемых материалах на скорость и затухание волн Рэлея // Изв. ТПУ. 2008. Т. 312. № 2. С. 188 – 191.