Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование структуры и механизма разрушения при статическом нагружении боковых рам из стали 20ГЛ после различной термической обработки

Фамилия
Туйчиева
Имя
Зухра
Отчество
Орифовна
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Металловедения и физики прочности
Академическая группа
МФ-13-1
Научный руководитель
доц., к.т.н. Белов В.А.
Название тезиса
Исследование структуры и механизма разрушения при статическом нагружении боковых рам из стали 20ГЛ после различной термической обработки
Тезис

В последнее время на железных дорогах возросло количество разрушений боковых рам тележек грузовых вагонов, которые эксплуатируются при повышенных динамических нагрузках. Поэтому потребовались исследования по усовершенствованию термической обработки, направленной на упрочнение боковых рам. Перспективным видом термической обработки является объемно-поверхностная закалка (ОПЗ), которая позволяет повысить статическую и циклическую прочность боковых рам тележек грузовых вагонов.

В работе проводились исследования структуры и механизмов разрушения после испытаний на трёхточечный изгиб образцов из стали 20ГЛ, вырезанных из фрагментов боковых рам, после нормализации и ОПЗ. Глубина упрочненного слоя после ОПЗ составляет ~ 7 мм.

Образцы вырезались на электроэрозионном станке Chmer GX-320L с размерами 13×10×75 мм и концентратором напряжений глубиной 1 мм, шириной 0,3 мм.

Металлографический анализ, проводимый совместно с измерением микротвердости показал, что ОПЗ приводит к изменению структуры по сечению. В приповерхностном слое наблюдается обезуглероженный слой, за которым идет троостомартенсит, после него следует троостит и сорбит с ферритом по границам зерен.

Испытания на трехточечный изгиб проводили на машине Instron 150LX со скоростью деформации 0,2 мм/мин и цифровой записью диаграммы «нагрузка Р – прогиб f». Испытания сопровождались регистрацией сигналов акустической эмиссии (АЭ). Измеряемым параметром АЭ являлись пиковые амплитуды акустических импульсов, по которым определяли нагрузку при которой происходит зарождение и распространение трещины.

Исследование изломов проводили на сканирующем электронном микроскопе JSM-6480LV JEOL. Участки распространения трещины в изломе характеризуются наличием хрупкой составляющей в изломе. Дальнейшее разрушение образцов происходило скачкообразно. При достижении трещиной более пластичной центральной зоны материала, разрушение происходит преимущественно по вязкому механизму.

Результаты проведённых испытаний образцов на трёхточечный изгиб с регистрацией АЭ и последующим фрактографическим анализом показали, что причиной остановки трещины является развитие пластической деформации в ее вершине, приводящее к ее торможению в вязкой сердцевине. Определен характер и нагрузка при которой образуется трещина.