Изучение деформации Людерса в ультрадисперсной низкоуглеродистой стали методом корреляции цифровых изображений

В.А. Хотинов, О.Н. Полухина, Д.И. Вичужанин ORCID logo , Г.В. Щапов, В.М. Фарбер показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 18 апреля 2019; Исправлена: 20 мая 2019; Принята: 26 мая 2019
Цитирование: В.А. Хотинов, О.Н. Полухина, Д.И. Вичужанин, Г.В. Щапов, В.М. Фарбер. Изучение деформации Людерса в ультрадисперсной низкоуглеродистой стали методом корреляции цифровых изображений. Письма о материалах. 2019. Т.9. №3. С.328-333
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-3-328-333

Аннотация

Методом корреляции цифровых изображений (КЦИ) при испытаниях на растяжение изучены механизмы деформации Людерса в образцах низкоуглеродистой стали X80 с ультрадисперсной структурой после термообработки по различным режимам. Показано, что в зависимости от величины эффекта деформационного старения существует два вида деформации Людерса.Объектом исследования являлась низкоуглеродистая микролегированная трубная сталь типа 08Г2Б, используемая для производства магистральных газопроводов высокого давления, следующего химического состава (мас.%): 0.08 С, 1.85 Mn, 0.2 Ni, 0.2 Cr, 0.2 Mo, ∑(Ti-V-Nb) ≈ 0.10. Использование современных технологий литья (внепечная обработка стали, способ непрерывного литья заготовок) и прокатки (контролируемая прокатка с последеформационным ускоренным охлаждением) позволило получать высокопрочные сварные трубы класса прочности Х80 и выше с исключительно дисперсной гетерофазной структурой (d =1– 3 мкм) и высоким уровнем вязкости (KCV−40 ≥ 250 Дж / см2). Обычно толстолистовой прокат из таких сталей не подвергается термической обработке. Однако трубы могут нагреваться при нанесении антикоррозионного покрытия до tн = 200 – 250°С или при сварке в зоне термического влияния сварного шва при tн < Ac1, что инициирует эффект деформационного старения (ЭДС). Появление ЭДС также может происходить при длительном вылеживании изделий в районе климатических температур, при монтаже и эксплуатации конструкций, что неминуемо приводит к изменению механических свойств металла. Методом корреляции цифровых изображений (КЦИ) при испытаниях на растяжение изучены механизмы деформации Людерса в образцах низкоуглеродистой стали 08Г2Б с ультрадисперсной структурой после термообработки по различным режимам. Показано, что в зависимости от величины эффекта деформационного старения существует два вида деформации Людерса. На основе анализа полей продольной компоненты пластической деформации εyy и ее профилей установлено, что механизм деформации Людерса определяет уровень напряжений и пластичность металла на равномерной стадии деформации.

Ссылки (20)

1. R. Rana, S. B. Singh. Automotive Steels - Design, Metallurgy, Processing and Applications. Woodhead Publishing (2017) 478 p.
2. T. Waterschoot, A. De, S. Vandeputte, B. De Cooman. Met. Trans. A. 34 (13), 781 (2003). Crossref
3. M. A. Smirnov, I. Yu. Pyshmintsev, O. V. Varnak et al. Steel in Translation. 46 (1), 58 (2016). Crossref
4. T. Liu, H. Hou, X. Zhang et al. Mat. Sci. Eng. A. 726, 160 (2018). Crossref
5. V. I. Danilov, V. V. Gorbatenko, L. B. Zuev, D. V. Orlova, L. V. Danilova. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 60 (10), 831 (2017). (in Russian) [В. И. Данилов, В. В. Горбатенко, Л. Б. Зуев, Д. В. Орлова, Л. В. Данилова. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 60 (10), 831 (2017).]. Crossref
6. W. G. Zhao, M. Chen, S. H. Chen, J. B. Qu. Mater. Sci. Eng. A. 550, 418 (2012). Crossref
7. V. N. Chuvildeev. Vliyaniye stareniya na ekspluatatsionnyye svoystva staley magistral'nykh gazoprovodov. In: Problems of aging of steels for gas pipelines. Nizhny Novgorod, University book (2006) p. 18-67. (in Russian) [В. Н. Чувильдеев. Влияние старения на эксплуатационные свойства сталей магистральных газопроводов. В кн.: Problemy stareniya staley magistral'nykh truboprovodov. Н. Новгород, Университетская книга (2006) с. 18-67.].
8. S. Hosseini, A. Heidapour, F. Collins, C. R. Hutchinson. Constr. and Build. Mat. 77, 83 (2015). Crossref
9. A. B. Arabey, V. M. Farber, I. Yu. Pyshmintsev et al. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 55 (1), 30 (2012). (in Russian) [А. Б. Арабей, В. М. Фарбер, И. Ю. Пышминцев и др. Изв. Вузов. Черная металлургия. 1, 30 (2012).]. Crossref
10. S.-Y. Shin. Met. Trans. A. 44 (6), 2613 (2013). Crossref
11. B. Tanguy, T. T. Luu, G. Perrin et al. Int. J. Pressure Vessels and Piping. 85, 322 (2008). Crossref
12. J. Pelleg. Mechanical properties of materials. Dordrecht, Springer (2013) 634 p. Crossref
13. M. A. Shtremel. Strength of alloys: Vol. 2: Deformation. Moscow, MISIS (1997) 527 p. (in Russian) [М. А. Штремель. Прочность сплавов. Ч. 2: Деформация. Москва, МИСИС (1997) 527 с.].
14. V. M. Farber, O. V. Selivanova, V. A. Khotinov, et al. Deformatsionnoye stareniye v stalyakh. Yekaterinburg, URFU (2018) 72 p. (in Russian) [В. М. Фарбер, О. В. Селиванова, В. А. Хотинов и др. Деформационное старение в сталях. Екатеринбург, УрФУ (2018) 72 с.].
15. N. Ormsuptave, V. Ulthaisangsuk. Mat. Design. 118, 314 (2017). Crossref
16. V. E. Vildeman, M. P. Tretyakov, R. V. Bulbovich et al. Experimental studies of the properties of materials under complex thermomechanical processing. Moscow, Fizmatlit (2012) 204 p. (in Russian) [В. Э. Вильдеман, М. П. Третьяков, Р. В. Бульбович и др. Экспериментальные исследования свойств материалов при сложных термомеханических воздействиях. Москва, Физматлит (2012) 204 с.].
17. M. A. Sutton, J.-J. Orteu, H. W. Schreier. Image correlation for shape, motion and deformation measurements. University of South Carolina (2009) 364 p.
18. S. Avril, F. Pierron, M. A. Sutton. Mech. Mater. 40 (9), 729 (2008). Crossref
19. V. A. Khotinov, O. N. Polukhina, O. V. Selivanova, V. M. Farber. Materialovedenie. 5, 8 (2018). (in Russian) [В. А. Хотинов, О. Н. Полухина, О. В. Селиванова, В. М. Фарбер. Материаловедение. 5, 8 (2018).].
20. V. A. Khotinov, O. V. Selivanova, V. M. Farber. Deformatsiya i Razrushenie materialov. 1, 37 (2019). (in Russian) [В. А. Хотинов, О. В. Селиванова, В. М. Фарбер. Деформацияи разрушение материалов. 1, 37 (2019).]. Crossref

Финансирование

1. постановление № 211 Правительства Российской Федерации - контракт № 02. А03.21.0006
2. в ИМАШ УрО РАН в рамках темы государственного задания - no. 0391‑2016‑0004