Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 69 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ях нагружения динамическим сжатием прово- дили в несколько этапов. На начальном этапе при помощи методов металлографического и микроспектрального анализа были проанализи- рованы размер, форма и морфология неметал- лических включений в десяти плавках стали 45, которая находит широкое применение при изго- товлении деталей ударных машин. Полученные результаты были использованы в качестве ис- ходных данных для математического моделиро- вания дефектов при расчете интенсивности поля напряжений вблизи включений различного раз- мера, формы и морфологии. На заключительном этапе оценивали достоверность полученных ма- тематических моделей рентгеноструктурными исследованиями внутренних напряжений в мо- дельных образцах из технически чистого железа с различным типом дефектов. Металлографические исследования образ- цов из различных плавок стали 45 проводили на оптическом микроскопе Carl Zeiss AxioObserver A1m при увеличении от 25 до 1000 крат. Мак- симальные показатели загрязненности стали для каждого типа включений оценивали по ме- тоду Ш1 в соответствии с ГОСТ 1778. Иденти- фикацию включений осуществляли на растро- вом электронном микроскопе Zeiss EVO 50 XVP, оснащенном микроанализатором EDS X-Act. Численный эксперимент проводили с ис- пользованием метода конечных элементов в программном пакете ANSYS Workbench 15.0. Модели с различными типами дефектов были выполнены в программной среде SolidWorks. В центре плоского образца размером 35×25×3 мм имитировали (создавали) дефекты цилиндри- ческой и ромбической формы, а также в виде включений строчечного типа (табл. 1). Моде- лировали нагружение сжимающей силой, дей- ствующей параллельно оси образца. Расчетная величина сжимающих напряжений была равна 200 МПа для стали 45 и 105 МПа для армко-же- леза, что составляет 80 % от условного предела текучести основного материала. Механические свойства стали 45 и армко-железа были пред- варительно определены экспериментально на измерительном комплексе Instron 3369 в со- ответствии с требованиями ГОСТ 1497–84 и ГОСТ 25.503–80. Размеры включений варьиро- вали в диапазоне от 200 нм до 2 мм. Внутрен- ний объем дефекта был заполнен пластичным Т а б л и ц а 1 Виды моделируемых включений Вид включения Форма включения Размер включения Состав включения Цилиндр Диаметр 200 нм, 10 мкм, 50 мкм, 1, мм, 2 мм Пора (воздух) Сульфид марганца Оксид алюминия Строчка Длина l = 1000 мкм, толщина b = 20 мкм Сульфид марганца Ромб Длина диагонали а = 50 мкм Пора (воздух) Сульфид марганца Оксид алюминия