Popelyukh A.I. et al. 2017 no.2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 75 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ с отверстием, заполненным медью, был зареги- стрирован уровень напряжений в 128 МПа. Со- гласно результатам расшифровки рентгенограмм при заполнении отверстия алюмооксидной кера- микой и нагружении образца сжимающей силой величина напряжений в стали в месте измере- ния составляла 82 МПа, что приблизительно на 20 % меньше среднего уровня напряжений в ос- новном материале. Таким образом, результаты рентгеновской дифрактометрии подтверждают предположение, что в условиях сжатия наличие в стали пор и пластичных низкопрочных вклю- чений приводит к значительному росту локаль- ных напряжений в основном материале вблизи дефектов. Уровень локальных напряжений вбли- зи твердых высокопрочных включений ниже среднего показателя напряжений в стали. Выводы 1. Выпускаемая в настоящее время сталь 45 содержит в своей структуре значительное коли- чество неметаллических включений, преимуще- ственно в виде точечных оксидов и пластичных сульфидов. Размер точечных неметаллических включений достигает 100 мкм, длина пластич- ных включений может достигать 1 мм. 2. В условиях динамического сжатия мор- фология включений оказывает значительное влияние на характер поля интенсивности напря- жений, возникающих вблизи неметаллических включений и дефектов в стали, поэтому приме- нение подхода, при котором в расчетах включе- ние принимается механически эквивалентным поре или трещине при данном виде нагружения является неправомерным. 3. Результаты математического моделирова- ния и рентгеноструктурного анализа зональных напряжений показали, что при динамическом сжатии вблизи пор и низкопрочных включений в основном материале формируются области с локальными напряжениями, величина кото- рых может превышать предел текучести стали. Распределение напряжений вблизи жестких и прочных включений оксидов алюминия явля- ется принципиально иным. Напряжения мак- симального уровня локализуются в материале включения, при этом в граничной области ос- новного материала величина напряжений невы- сока. 4. Для изготовления деталей горных машин, работающих в условиях многократного цикли- ческого нагружения сжатием, предпочтительно применение сталей, в структуре которых при выплавке формируются включения, твердость которых превышает твердость матрицы, или применение высокочистых сталей с малым со- держанием неметаллических включений. Список литературы 1. Downhole high-pressure air hammers for open pit mining / A.A. Repin, B.N. Smolyanitsky, S.E. Alekseev, A.I. Popelyukh, V.V. Timonin, V.N. Karpov // Journal of Mining Science. – 2014. – Vol. 50, no. 5. – P. 929–937. – doi: 10.1134/S1062739114050123. 2. Murakami Y., Nomoto T., Ueda T. Factors influ- encing the mechanism of superlong fatigue failure in steels // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. – 1999. – Vol. 22, iss. 7. – Р. 581–590. – doi: 10.1046/j.1460-2695.1999.00187.x. 3. Bergengren Y., Larsson M., Melander A. The influ- ence of machining defects and inclusions on the fatigue properties of a hardened spring steel // Fatigue and Frac- ture of Engineering Materials and Structures. – 1995. – Vol. 18, iss. 10. – Р. 1071–1087. – doi: 10.1111/j.1460- 2695.1995.tb00840.x. 4. Estimation of maximum inclusion size and fa- tigue strength in high-strength ADF1 steel / J.M. Zhang, J.F. Zhang, Z.G. Yang, G.Y. Li, G. Yao, S.X. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // Materials Science and Engineering: A. – 2005. – Vol. 394, iss. 1–2. – P. 126–131. – doi: 10.1016/j. msea.2004.11.015. 5. Influence of nonmetallic inclusions on endur- ance of percussive machines / A.A. Repin, S.E. Alek- seev, A.I. Popelyukh, A.M. Teplykh // Journal of Mining Science. – 2011. – Vol. 47, iss. 6. – Р. 798–807. – doi: 10.1134/S1062739147060128. 6. Исследование конструктивной прочности ма- териалов после комбинированного упрочнения и специальных видов сварки / А.В. Плохов, А.И. По- пелюх, С.В. Веселов, А.Г. Тюрин, А.А. Никулина. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 392 с. – ISBN 978-5-7782-2635-7. 7. Influence of inclusion size on fatigue behavior of high strength steels in the gigacycle fatigue regime / J.M. Zhang, S.X. Li , Z.G. Yang, G.Y. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // International Journal of Fatigue. – 2007. – Vol. 29, iss. 4. – Р. 765–771. – doi: 10.1016/j.ijfa- tigue.2006.06.004. 8. Dominguez G.M.A . Prediction of very high cycle fatigue failure for high strength steels, based on the inclu- sion geometrical properties // Mechanics of Materials. – 2008. – Vol. 40, iss. 8. – Р. 636–640. – doi: 10.1016/j. mechmat.2008.03.001.