цифровое в ухте

324.59 Kb.НазваниеКомплексная оценка структурного и энергетического состояния сталей различных классов по предельным механическим характеристикам и критериям разрушения синергетикистраница1/2Чегуров Михаил КонстантиновичДата конвертации12.08.2012Размер324.59 Kb.Тип Специальность Год На соискание ученой степени   1   На правах рукописиЧегуров Михаил КонстантиновичКОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРНОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ МЕХАНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ И КРИТЕРИЯМ РАЗРУШЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИСпециальность 05.16.01 ЂЂЂ Металловедение и термическая обработка металловАВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукНижний Новгород ЂЂЂ 2008 Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Вениамин Аркадьевич СкудновОфициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Юрий Иванович Матвеев кандидат технических наук Владимир Викторович Галкин Ведущая организация: ОАО «ГипроГАЗцентр» г. Нижний НовгородЗащита диссертации состоится 26 декабря 2008 года в 13.00 час на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 НГТУ по адресу:603600, Н. Новгород, ГСП 41, ул. Минина 24, корп. 1, ауд. 258.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУАвтореферат разослан « 20 » ноября 2008 годаУченый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор В. А. УльяновОбщая характеристика работы Актуальность темы: Тенденции развития современного машиностроения характеризуются значительным усилением требований к живучести структур при длительной безаварийной эксплуатации как конструкций и машин в целом, так и отдельных деталей. Для успешного решения указанных проблем необходима оценка повреждаемости структуры материалов при различных напряженно-деформированных состояниях, сильно влияющих на наступление предельного состояния и снижение ресурса изделий. Наличие разной исходной технологической поврежденности структуры и развитие эксплуатационной повреждаемости на разных стадиях приводит к неопределенности в общей деградации структуры, возникновению трещин и разрушению. Ввиду локальности процесса повреждения ресурс конструкционных материалов, по существу, определяется ресурсом их опасных зон. В этих зонах имеют место быть концентраторы напряжений и сложное взаимодействие различных конкурирующих факторов (эволюция структуры, релаксация напряжений, масштаб по общему уровню слабых мест, их геометрия и т. д.). Решению этих проблем посвящены многочисленные работы С. Н. Журкова, Я. Б. Фридмана, Я. М. Потака, Н. Н. Давиденкова, У. М. Савицкого, В. И. Владимирова, В. И. Бетехтина, В. Л. Колмогорова, Ю. Н. Работнова, М. Я. Дзугутова, В. В. Рыбина, В. А. Лихачева, Л.С. Кремнева, Ю. М. Мешкова, В. М. Финкеля и многих других. В целом к изучению предельного состояния металлов применяется системный подход, однако относительно анализа работоспособности многих специальных, коррозионностойких сталей он развит недостаточно. Примером этого служат возникающие аварии в технике. Поэтому одной из важных задач металловедения при обеспечении надежности техники является системное использование физических представлений и моделей связи процессов пластической деформации и разрушения для прогнозирования предельных характеристик металлов с использованием минимального числа факторов состояния. В ряде работ показано, что множество факторов структуры, определяющих поведение предельного состояний конструкционных материалов можно свести к четырем: 1) силовому (прочностному), связанному с уровнем межатомных связей и структурных состояний, пропорциональному твердости; 2) временному, связанному с релаксационной способностью внутренних напряжений; 3) фактору поврежденности, связанному с дефектностью кристаллического строения атомного суб-, микро-, макроструктурного масштаба; 4) энергетическому, связанному с уровнем напряженно- деформированного состояния. Работа выполнялась по ФЦП «Интеграция» в рамках УНЦ НГТУ «Физические технологии в машиностроении» по направлению «Разработка научных основ низко- и высокоупрочняющих технологий на основе исследований закономерностей поведения структур, строения изломов и предельных характеристик металлов» в 2005 г. По ведомственной научной программе «Развитие научного потенциала высшей школы» по проекту: «Развитие эффективной системы научно-исследовательской работы и подготовки кадров на кафедре «Металловедение, термическая и пластическая обработка металлов» НГТУ и ее филиалах (НФ ИМАШ РАН, ОАО «Красная Этна», РУМО)» по этапам: этап 1 ЂЂЂ «Развитие методики оценки и выбора состояний материалов на основе принципов управления предельным состоянием для совершенствования наукоемких технологий»; этап 2 ЂЂЂ «Совершенствование наукоемких технологий на основе принципов синергетики и повышения предельного состояния металлов» с 2005 по 2006 г. Целью настоящей работы является комплексная оценка закономерностей поведения предельных характеристик сталей аустенито-феритного, перлитного и аустенитного классов в различных структурных состояниях, с различной поврежденностью (плотностью) при различных напряженных состояниях и их применение для оценки работоспособности изделий и выбора улучшающих взаимозаменяемых технологий термической обработки (ТО). Основные научные задачи работы состояли в следующем: Определение понятий и критериев предельного состояния сталей и методов их оценки. Выбор состояний сталей различных классов, применяемых в технике после разных видов термической обработки, обеспечивающих рабочие диапазоны изменения механических свойств. Расчеты характеристик предельного состояния, новых критериев разрушения синергетики при соответствующих исследованиях структуры, физических свойств, повреждаемости при различных напряженных состояниях, отражающих их поведение при эксплуатации изделий. Систематизация основных факторов ЂЂЂ структурно-энергетических, дефектных, временных, силовых ЂЂЂ в одинаковых диапазонах их изменения, влияющих на поведение предельных характеристик сталей. Выбор обобщающих (феноменологических) уравнений связи предельных характеристик металлов с основными параметрами состояния изделий: 1) силовым ЂЂЂ твердостью, сопротивлением разрушению, пределом текучести; 2) дефектным ЂЂЂ плотностью, степенью разрыхления; 3) временным ЂЂЂ соотношением скоростей релаксации напряжений и скоростями деформации; 4) энергетическим ЂЂЂ связанным с показателем напряженного состояния; а также разработка их закономерностей. Разработка автоматизированной компьютерной программы для прогнозирования поведения предельных характеристик в зависимости от перечисленных выше факторов и алгоритма ее применения для реализации закономерностей (в виде графиков) поведения предельных характеристик сталей в определенных диапазонах изменения параметров состояния. Применение программы и графиков поведения предельных характеристик для решения практических задач, определения работоспособности эксплуатируемых объектов техники и выбора улучшающих взаимозаменяемых технологий термической обработки сталей. Программа работы включала: 1) Анализ коррозионностойких феррито-аустенитных сталей (КФАС) по литературным данным и ГОСТам, трубных сталей 17Г1С, 17Г1С-У, 09Г2С, 10Г2СФ, 14Г2САФ, 17Г2СФ, Х60 (Франция), Х70 (Италия, Япония) в различных состояниях поставки; нержавеющей стали аустенитного класса 12Х18Н10Т; стали Ст. 3. Определение их места на общей диаграмме структурно-энергетического состояния для десяти классов сталей в координатах «предельная удельная энергия деформация (энергоемкость) ЂЂЂ твердость (абсолютная или относительная)». 2) Выбор методик для определения предельных характеристик: предела текучести, сопротивление разрушению, предельной деформации, энергоемкости, критериев зарождения и распространения трещин, времени инкубационного периода зарождения трещин, степени разрыхления, структуры и макрофракт

Комплексная оценка структурного и энергетического состояния сталей различных классов по предельным механическим характеристикам и критериям разрушения синергетики

Комплексная оценка структурного и энергетического состояния сталей различных классов по предельным механическим характеристикам и критериям разрушения синергетики