Устойчивость стали к трещинам — главное требование в машиностроительной отрасли, поскольку от качества сплава зависит долговечность изготавливаемых деталей, таких как, вал двигателя на ведущие колеса, пружины для подвески и подшипники. Ученые Пермского Политеха провели ряд экспериментов и предложили методику исследования изменения строения и свойств сталей в процессе их разрушения, результаты применения которой в дальнейшем позволят повысить сопротивление сталей хрупкому разрушению.
Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Подробнее ознакомиться с работой политехников можно в журнале «Физическая мезомеханика» 2022 года. Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «Рациональное недропользование».
Для того чтобы проверить пригодность разработанной методики, политехники провели эксперимент. Ученые взяли листовую сталь, в составе которой около 0,25 процента углерода, разделили ее на образцы и подвергли закалке. Напомним, что процесс закаливания заключается в нагреве образца до критической температуры и его последующего резкого охлаждения.
«Нагрев образцов под закалку производили при температуре 875 °С, а затем их погружали в холодную воду. После закалки проводили отпуск при различных температурах в течении двух часов. Далее, термообработанные образцы специально разрушали в гидравлической машине и с помощью молота копра. После этого был выполнен металлографический анализ, включающий в себя исследование микроструктуры стали под электронным микроскопом, и проведены масштабные исследования микротвердости под поверхностью разрушения», — рассказал аспирант кафедры металловедения, термической и лазерной обработки металлов Григорий Шайманов.
«Результат математических расчетов совпал с результатами исследований и показал, что что после удара молота копра в образце формируются два движущихся навстречу друг другу напряжения, поля напряжений сталкиваются примерно на середине исходного живого сечения, происходит их наложение и взаимодействие после чего они частично затухают», — сообщил профессор кафедры «металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Юрий Симонов.
Данный метод исследований позволяет углубленно рассмотреть процесс разрушения и может быть полезен при исследовании причин разрушения деталей машин или элементов конструкций и в ситуациях, не допускающих прямого экспериментального исследования, например, оценки на прочность реальных конструкций или их элементов.