Assessment of the Low-Cycle Strain-Induced Martensite Transformation in AISI 316 Stainless Steel by Magnetic and Acoustic Nondestructive Methods

Abstract

The strain-induced martensite transformation during the low-cycle fatigue in austenitic AISI 316 stainless steel was investigated by magnetic and acoustic nondestructive methods. The low-cycle fatigue test was performed at various strain amplitudes. The volume fraction of α’-martensite was determined for the fatigue-failed specimens by magnetic property measurements with further microstructure detection. The cyclic hardening behavior was discussed in terms of the α’-martensite transformation. The volume fraction of α’-martensite was growing with the strain amplitude. An increase in the α’-martensite fraction was evaluated with the nonlinear ultrasonic parameter. The α’-martensite fraction may distort the lattice in austenitic stainless steel, resulting in the distortion of an ultrasonic wave. From this distortion, superharmonics may be generated with the α’-martensite nucleation, which strongly depends on the strain amplitude. The relationship between nonlinear acoustic characteristic and the volume fraction of α’-martensite is linear.

Исследовано деформационное превращение мартенсита при малоцикловой усталости аустенитной нержавеющей стали AISI 316 с использованием магнитного и акустического неразрушающих методов. Испытания на малоцикловую усталость проводили при различных амплитудах деформации. Объемную долю α’-мартенсита определяли на образцах в состоянии усталостного разрушения путем измерения магнитных свойств с последующим анализом микроструктуры. Эффект циклического упрочнения рассматривали с точки зрения превращения α’-мартенсита, объемная доля которого возрастала с повышением амплитуды деформации. Ее оценивали по нелинейному ультразвуковому параметру. Содержание α’-мартенсита в решетке аустенитной нержавеющей стали может вызывать ее искажение, проявляющееся как искажение ультразвуковой волны. Оно может генерировать супергармоники, сопровождающиеся зарождением α’-мартенсита, что сильно зависит от амплитуды деформации. Между нелинейной акустической характеристикой и объемной долей α’-мартенсита существует линейная зависимость.