Evaluation of Cold Resistance of Metals with Various Type of Crystal Structure
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-3-48-55Keywords:
impact strength, cold resistance, viscous-brittle transition, lattice parameterAbstract
The purpose of this study is to evaluate the cold resistance of metals with various types of crystalline structures, which are widely used for the manufacture of structures and assemblies operating in a wide range of low temperatures.
To achieve this goal, we tested the shock bending of the studied metals in the temperature range of climatic cold, followed by the study of metal fractures.
The studies were carried out using methods of optical and electron microscopy, fractographic studies and X-ray diffraction analysis. In the course of the study, data were obtained on the change in toughness, metal fracture mechanisms for a wide range of low temperatures, as well as the temperature of the viscous-brittle transition and the crystal lattice parameter of the studied metals.
It has been established that materials with a face-centered cube lattice and a densely packed hexagonal lattice are more resistant to fracture at low temperatures and, as a rule, have a larger crystal lattice parameter compared to metals with a lattice-centered cube. A viscous-brittle transition in the considered temperature range is observed only for metals with a lattice of a body-centered cube. Metals with a low carbon content exhibit greater resistance to fracture under impact loads; and the temperature of the ductile-brittle transition for such steels is lower.References
Лаженцев В. Н. Социально-экономическое пространство и территориальное развитие Севера и Арктики России // Экономика региона. 2018. Т. 14, вып. 2. С. 353–365.
Экономическая безопасность Российской Арктики: особенности и проблемы обеспечения / под науч. ред. В. С. Селина, Т. П. Скуфьиной, Е. П. Башмаковой, М. В. Ульченко. Апатиты : КНЦ РАН, 2018. 103 с.
Повышение эффективности работы транспорта в условиях Крайнего Севера и Сибири / Ю. А. Зиновьев, И. О. Леушин [и др.] // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2013. № 1 (98). С. 236–241.
Горынин И. В. Конструкционные материалы – важный компонент надежности и экологической безопасности инфраструктуры Арктики // Арктика: экология и экономика. 2015. № 3 (19). С. 82–87.
Солнцев Ю. П., Ермаков Б. С., Слепцов О. И. Материалы для низких и криогенных температур : энциклопедический справочник. СПб. : ХИМИЗДАТ, 2008. 768 с. : ил. ISBN 978-5-93808-157-4.
Орыщенко А. С., Малышевский В. А., Хлусова Е. И. Современные конструкционные стали для Арктики // Судостроение. 2013. № 3. С. 46–49.
Кабалдин Ю. Г., Аносов М. С., Зиновьев Ю. А. Исследование хладостойкости материалов для ответственных узлов технических средств, работающих при низких температурах // Машиностроение. 2016. Т. 4, № 2. С. 14–17.
Горицкий В. М. Диагностика металлов. М. : Металлургиздат, 2004. 408 с.
Лебедев Д. В. Конструктивная прочность криогенных сталей. М. : Металлургия, 1976. 264 с.
Новиков Н. В., Лебедев А. А., Ковальчук Б. И. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев : Hayкова думка, 1974. 192 с.
Чернов В. М., Кардашев Б. К., Мороз К. А. Хладноломкость и разрушение металлов с разными кристаллическими решетками // Дислокационные механизмы : Журнал технической физики. 2016. № 7. С. 57–64.
Kabaldin Y.G., Anosov M.S., Zhelonkin M.V. Russ. Engin. Res. (2018) 38: 848. https://doi.org/10.3103/S1068798X18110047.
Судзуки Т., Есинава Х., Такеути С. Динамика дислокаций и пластичность : пер. с яп. М. : Мир, 1989. 296 с.
Ачикасова В. С., Лепов В. В. Низкотемпературный вязкохрупкий переход и внутреннее трение // Наука и образование. 2015. № 1. С. 75–77.
Внутреннее трение и хрупковязкий переход в конструкционных сталях / Б. К. Кандрашов, А. С. Нефагин, Г. Н. Ермолаев [и др.] // Письмо в ЖТФ. 2008. Т. 2, вып. 18. С. 44–49.
О природе хрупкой прочности сталей с ОЦК-структурой / В. Е. Панин [и др.] // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16, № 33-12. С. 5–12.
Семенов Я. С. Теория вязкохрупкого перехода сталей и сплавов железа. Обоснование механизма вязкохрупкого перехода // ДАН. 2007. Т. 416, № 6. С. 780–783.
Хладостойкость материалов и элементов конструкций: результаты и перспективы / В. П. Ларионов, В. Р. Кузьмин, О. И. Слепцов [и др.]. Новосибирск : Наука, 2005. 290 с.
Ларионов В. П., Семенов Я. С. Физические основы вязкохрупкого перехода низколегированных сталей и сплавов железа. Новосибирск : Наука, 1992. 171 с.
Kabaldin Y.G., Anosov M.S., Shatagin D.A. Russ. Engin. Res. (2017). 37: 866. https://doi.org/10.3103/S1068798X17100124.
