Изменение коэрцитивной силы при усталостных испытаниях образцов из стали 40Х

Abstract

Исследовано влияние циклического нагружения и последующего поверхностного пластического деформирования на изменение коэрцитивной силы нормализованной стали 40Х. Установлено, что для образцов после циклического нагружения коэрцитивная сила увеличивается во всем диапазоне используемых нагрузок в 1,5–2 раза, что свидетельствует об увеличении степени накопления усталостных повреждений в структуре стали. При этом наиболее существенное возрастание коэрцитивной силы отмечено на начальных стадиях относительного удлинения (деформации) образцов (до 1–1,5%). Обнаружено, что осуществление поверхностного пластического деформирования образцов, прошедших предварительное циклическое нагружение, приводит к снижению значений коэрцитивной силы и позволяет повысить их долговечность в 2,8–3,4 раза. Высказана гипотеза, что этот эффект связан с залечиванием субмикронесплошностей, образовавшихся в материале в процессе циклического нагружения. Гипотеза основывается на представлениях современного материаловедения о залечивании дефектов в условиях гидростатического сжатия, явлении аномального массопереноса при импульсном воздействии на металл и явлении адгезионного взаимодействия твердых тел.

Досліджено вплив циклічного навантаження та подальшого поверхневого пластичного деформування на змінення коерцитивної сили нормалізованої сталі 40Х. Встановлено, що в результаті циклічного навантаження коерцитивна сила збільшується в 1,5–2 рази в усьому інтервалі навантажень, при цьому найбільш суттєвий приріст Нс відзначено при малих значеннях пластичної деформації. Поверхневе пластичне деформування зразків, які частково вичерпали свою довговічність, приводить до зниження коерцитивної сили. Запропонована гіпотеза, що цей ефект пов’язаний із заліковуванням субмікронесуцільностей в структурі матеріалу, набутих в процесі циклічного навантаження.

The influence of cyclic loading and subsequent surface plastic deformation on the change of the coercive force of normalized 40X steel specimens was studied. It was found that after a cyclic loading of specimens their coercive force increases by 1.5–2 times throughout entire range of loads used, which indicates an increase in the degree of fatigue damage accumulation in steel structure. In the same time, the most essential increase in the coercive force is noted at the initial phases of relative elongation (deformation) of the specimens (up to 1–1.5%). It was revealed that implementation of a surface plastic deformation of the specimens, which have undergone a preliminary cyclic loading, leads to lowering of values of coercive force and allows to raise their longevity by 2.8–3.4 times. The hypothesis was expressed that this effect is related to a healing of the submicron discontinuity flaws, formed in the material during cyclic loading. The hypothesis is based on the concepts of the modern material science concerning a healing of defects in the conditions of hydrostatic compression, on a phenomenon of anomalous mass transfer during a pulsed action on the metal, and on a phenomenon of adhesive interaction of solids.