Assessment of the effect of the steels structure dispersion on its magnetic and mechanical properties

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 94 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ контроля , так как они напрямую определяют срок эксплуатации оборудования и металлокон - струкций . Как известно , в большей степени свойства сплавов в твердом состоянии определяются : их кристаллической структурой , химическим со - ставом и наличием нарушений строения струк - туры всех видов , проявляющихся в виде не - однородностей [1]. Наличие неоднородностей структуры или химического состава приводит к отклонению заложенных в материале свойств в локальной области . Это существенно сказывает - ся на надежности и сроке эксплуатации обору - дования . Так как эксплуатация оборудования и кон - струкций , изготовленных из конструкционных сталей , происходит в большинстве случаев при постоянных внешних нагрузках , которые имеют многосоставную природу , то происходит бы - страя интенсификация процессов разрушения материала , приводящая к возникновению ава - рийных ситуаций . В связи с высокой потребностью в способах и методах определения механических свойств ста - лей проводится достаточно много исследований в данном направлении [2–6]. Например , кроме разрушающих испытаний на сегодняшний день известны методы неразрушающего контроля , основанные на анализе магнитных параметров и позволяющие определить механические харак - теристики стали [7, 8]. В работе [7] в качестве диагностического критерия величины твердости и предела прочности предложено использовать коэрцитивную силу стали . Однако такой подход имеет свои нюансы , а именно в обнаруженных закономерностях [7] наблюдается отсутствие единой зависимости механических свойств и коэрцитивной силы для различных марок ста - ли , что указывает на различие в структуре и свойствах фазовых составляющих , которые су - щественным образом влияют на формирование механических свойств и коэрцитивной силы . Кроме того , имеются методы контроля механи - ческих свойств , которые основаны на анализе распространения ультразвуковых колебаний че - рез объект контроля [9]. Связь диагностических критериев , по кото - рым можно судить о величине механических свойств стали и особенностях структуры стали , рассматривается уже долгое время . Известны работы , в которых учитывают влияние дисперсности структуры ( неоднород - ности ), т . е . наличие одновременно в структуре различных по величине зерен , на механические свойства . Так , например , в работе [10] рассма - тривается влияние ультрамелкозернистой или мелкозернистой структуры простой углероди - стой стали на предел текучести . В работе [11] со статистической точки зрения для эвтектоидной стали с ультрамелкозернистой или мелкозерни - стой структурой анализировался процесс нако - пления и появления дислокаций и его влияние на прочность стали . Изменение пластической деформации для аустенитной стали с высоким содержанием марганца и различным средним размером зерна отражено в работе [12]. В рабо - те [13] была проведена оценка влияния развития субструктуры на поведение деформационного упрочнения стали Fe – 17,5Mn–8,3Al-0,74C– 0,14Si. Было отмечено , что субструктуры при измельчении вносят существенные изменения в прочностные свойства . Внутризеренная неоднородность ориентации и напряженного состояния выделены как важ - ные области для будущих исследований в работе [14]. Кроме работ , в которых исследования прово - дились на сплавах , полученных обычными ме - таллургическими способами , имеются работы [15, 16], в которых исследуемые образцы были получены аддитивным способом . В таких рабо - тах рассматривалось влияние микроструктур - ных особенностей , а именно дескрипторов ме - зоструктуры , которые описывают особенности мезоструктурной неоднородности на механиче - ские свойства с точки зрения количественной оценки . Несмотря на то что в перечисленных выше работах проведен некоторый статистический анализ влияния структурной неоднородности на механические свойства , в них отсутствует про - верка выдвинутых в качестве результатов зави - симостей . В данной работе рассматривается влияние , оказываемое дисперсностью структуры не толь - ко на значение предела прочности , но и на вели - чину коэрцитивной силы и внутренних напряже - ний конструкционных сталей 15 ХСНД , 09 Г 2 С , Ст 3. Оценка влияния производится на основе анализа корреляционных зависимостей между