E. S. Gorkunov , R. A. Savrai, A. V. Makarov, S. M. Zadvorkin
MAGNETIC TECHNIQUES FOR ESTIMATING ELASTIC AND PLASTIC STRAINS IN STEELS UNDER CYCLIC LOADING
DOI: 10.17804/2410-9908.2015.2.006-015 The paper studies the effect of high-cycle fatigue loading (elastic deformation) of high-carbon steel (1.03 wt % C) on the behavior of the tangential component of the magnetic induction vector of a specimen in the residual magnetization state. It has been found that the magnetic measurement technique allows both structural changes and cracks resulting from the fatigue degradation of high-carbon pearlitic steel to be recorded. The effect of cyclic loading in the low-cycle fatigue region (plastic deformation) on the variations in the coercive force and residual magnetic induction of annealed medium-carbon steel (0.45 wt % C) for the major and minor magnetic hysteresis loops has also been studied. The sensitivity of the magnetic characteristics to both large and small plastic strains accumulated during cyclic loading has been established.
Keywords: magnetic method, carbon steels, high- and low-cycle fatigue loading, fatigue degradation, accumulated plastic deformation References:
1. Gorkunov E.S., Novikov V.N., Nichipuruk A.P., Nassonov V.V., Kadrov A.V., Tatlybaeva I.N.Resistance of residual magnetization of heat-treated steel products of elastic. The Soviet Journal of Nondestructive Testing, 1991, no. 2, pp. 138–145.
2. Gloria N.B.S., Areiza M.C.L., Miranda I.V.J., Rebello J.M.A. Development of a magnetic sensor for detection and sizing of internal pipeline corrosion defects. NDT&E International, 2009, vol. 42, no. 8, pp. 669–677.
3. Shah M.B., Bose M.S.C. Magnetic NDT technique to evaluate fatigue damage. Physica status solidi (a), 1984, vol. 86, no. 1, pp. 275–281.
4. Babich V.K., Pirogov V.A. On the nature of the variation in the coercive force of annealed carbon steels under deformation. FMM, 1969, vol. 28, iss. 3, pp. 447–453. (In Russian).
5. Gorkunov E.S., Smirnov S.V., Rodionova S.S. Effect of plastic strain under hydrostatic pressure on the damage and magnetic characteristics of low-carbon steel 3sp. Fizicheskaya mezomekhanika, 2003, vol. 6, no. 5, pp. 101–108. (In Russian).
6. Makarov A.V., Savray R.A., Schastlivtsev V.M., Tabatchikova T.I., Egorova L.Yu. Mechanical properties and peculiarities of the fracture of high-carbon steel with various pearlitic structures under static tension. FMM, 2007, vol. 104, no. 5, pp. 542–555. (In Russian).
7. Makarov A.V., Savray R.A., Schastlivtsev V.M., Tabatchikova T.I., Yakovleva I.L., Egorova L.Yu. Structural peculiarities of the behavior of high-carbon pearlitic steel under cyclic loading. FMM, 2011, vol. 111, no. 1, pp. 97–111. (In Russian).
8. Mikheev M.N., Gorkunov E.S. Magnitnye metody strukturnogo analiza i nerazrushayuschego kontrolya [Magnetic Methods of Structural Analysis and Nondestructive Testing]. Moscow, Nauka Publ., 1993. 252 p. (In Russian).
9. Jiles D.C. The effect of compressive plastic deformation of AISI 4130 steels with various mikrostruktures. J. Phys. D. Appl. Phys, 1998, no. 21, pp. 1196–1204.
10. Kuleev V.G., Tsarkova T.P., Nichipuruk A.P. Specific features of the behavior of the coercive force in low-carbon plastically deformed steels. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2005, vol. 41, no. 5, pp. 285–295. DOI: 10.1007/s11181-005-0168-8.
11. Kuleev V.G., Tsarkova T.P., Nichipuruk A.P. Effect of tensile plastic deformations on the residual magnetization and initial permeability of low-carbon steels. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2006, vol. 42, no. 4, pp. 261–271. DOI: 10.1134/S1061830906040073. Э. С. Горкунов, Р. А. Саврай, А. В. Макаров, С. М. Задворкин
МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ УПРУГОЙ И ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ СТАЛЕЙ
Исследовано влияние многоциклового усталостного нагружения (упругое деформирование) высокоуглеродистой (1,03 мас.% С) стали на характер изменения тангенциальной составляющей вектора магнитной индукции образца в остаточно намагниченном состоянии. Установлено, что используемая методика магнитных измерений позволяет зарегистрировать как структурные изменения, так и трещины, появляющиеся вследствие усталостной деградации высокоуглеродистой перлитной стали. Исследовано также влияние циклического нагружения при малоцикловой усталости (упруго-пластическое деформирование) отожженной среднеуглеродистой (0,45 мас.% С) стали на изменение коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции для предельной петли и для частных петель магнитного гистерезиса. Установлена чувствительность рассматриваемых магнитных характеристик к величине пластической деформации, накопленной при циклическом нагружении, в области как больших, так и малых пластических деформаций.
Ключевые слова: магнитный метод, углеродистые стали, много- и малоцикловое усталостное нагружение, усталостная деградация, накопленная пластическая деформация Библиография:
1. Resistance of residual magnetization of heat-treated steel products of elastic deformations / E. S. Gorkunov, V. N. Novikov, A. P. Nichipuruk, V. V. Nassonov, A. V. Kadrov, I. N. Tatlybaeva // The Soviet Journal of Nondestructive Testing. – 1991. – No. 2. – P. 138–145.
2. Development of a magnetic sensor for detection and sizing of internal pipeline corrosion defects / N. B. S. Gloria, M. C. L. Areiza, I. V. J. Miranda, J. M. A. Rebello // NDT&E International. – 2009. – Vol. 42, No. 8. – P. 669–677.
3. Shah M. B., Bose M. S. C. Magnetic NDT technique to evaluate fatigue damage // Physica status solidi (a). – 1984. – Vol. 86, No. 1. – P. 275–281.
4. Бабич В. К., Пирогов В. А. О природе изменения коэрцитивной силы при деформации отожженных углеродистых сталей // ФММ. – 1969. – Т. 28, вып. 3. – С. 447–453.
5. Горкунов Э. С., Смирнов С. В., Родионова С. С. Влияние пластической деформации при гидростатическом давлении на поврежденность и магнитные характеристики низкоуглеродистой стали 3сп // Физическая мезомеханика. – 2003. – Т. 6, № 5. – С. 101–108.
6. Механические свойства и особенности разрушения при статическом растяжении высокоуглеродистой стали с перлитными структурами различного типа / А. В. Макаров, Р. А. Саврай, В. М. Счастливцев, Т. И. Табатчикова, Л. Ю. Егорова // ФММ. – 2007. – Т. 104, № 5. – С. 542–555.
7. Структурные особенности поведения высокоуглеродистой перлитной стали при циклическом нагружении / А. В. Макаров Р. А. Саврай, В. М. Счастливцев, Т. И. Табатчикова, И. Л. Яковлева, Л. Ю. Егорова // ФММ. – 2011. – Т. 111, № 1. – С. 97–111.
8. Михеев М. Н., Горкунов Э. С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. – М. : Наука, 1993. – 252 с.
9. Jiles D. C. The effect of compressive plastic deformation of AISI 4130 steels with various mikrostruktures // J. Phys. D. Appl. Phys. – 1998. – No. 21. – P. 1196–1204.
10. Kuleev V. G., Tsarkova T. P., Nichipuruk A. P. Specific features of the behavior of the coercive force in low-carbon plastically deformed steels // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2005. – Vol. 41, No. 5. – P. 285–295. – DOI: 10.1007/s11181-005-0168-8.
11. Kuleev V. G., Tsarkova T. P., Nichipuruk A. P. Effect of tensile plastic deformations on the residual magnetization and initial permeability of low-carbon steels // Russian Journal Of Nondestructive Testing. – 2006. – Vol. 42, No. 4. – P. 261–271. – DOI: 10.1134/S1061830906040073.       
Библиографическая ссылка на статью
Magnetic Techniques for Estimating Elastic and Plastic Strains in Steels under Cyclic Loading / E. S. Gorkunov, R. A. Savrai, A. V. Makarov, S. M. Zadvorkin // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2015. - Iss. 2. - P. 6-15. - DOI: 10.17804/2410-9908.2015.2.006-015. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2015-2/2015-2_20.html (accessed: 04.04.2025).
|
