Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 74 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 4 . Распределение полей интенсивности напряжений вблизи включе- ний различного типа: a – пустое отверстие; б – твердое включение Al 2 O 3 ; в – мягкое включение MnS сжатием у дефектов в виде пор и пластичных низкопрочных включений возникают локальные напряжения высокого уровня, которые могут являться причиной зарождения и распростране- ния усталостных трещин в стали. Высокие по- казатели долговечности детали ударных машин, работающих в условиях динамического сжатия, могут быть обеспечены в случае применения сталей, в структуре которых при выплавке фор- мируются включения, твердость которых пре- вышает твердость матрицы или высокочистых сталей с малым содержанием неметаллических включений. Для проверки достоверности данных чис- ленного эксперимента был использован метод рентгеноструктурного анализа зональных на- пряжений первого рода. В образцах из техниче- ски чистого железа последовательно создавали различные типы дефектов и проводили оцен- ку напряженно-деформированного состояния. Результаты рентгеноструктурного анализа подтверждают достоверность результатов ма- тематического моделирования (табл. 5). В нена- груженных образцах зафиксированный макси- мальный уровень напряжений составлял 5 МПа, что не превышало погрешность используемого рентгенографического метода. В сжатом состо- янии в образце без дефекта измеренное факти- ческое значение напряжений составляло 95 МПа при расчетном уровне напряжений, равном 105 МПа. Как уже было отмечено ранее, метод не позволяет определять внутренние напряжения в непосредственной близости от границы дефек- та, поэтому зафиксированная величина локаль- ных напряжений отличалась от максимальных расчетных значений. Вблизи пустого отверстия цилиндрической формы при расчетном значении 165 МПа зафиксирован уровень напряжений, равный 158 МПа, что на 50 % превышает сред- ний показатель по сечению образца. В образце Т а б л и ц а 5 Фактические и расчетные значения напряжений в образцах из армко-железа с различным типом дефектов Форма включения Размер и ориентация Значение локальных напряжений в исследуемой области образца (при среднем уровне эквивалентных напряжений 105 МПа) Пора Дефект с керамикой Al 2 O 3 Дефект с медью М1 расчет, МПа факт, МПа расчет, МПа факт, МПа расчет, МПа факт, МПа Круглая 2 мм 165 158 86 82 140 128