Local fatigue multicracking in a two phase TA6V titanium-base alloy and in an austenitic 20Cr-25Ni stainless steel

• Autorzy: Stolarz J. , Baffie N. , Mizera J. , Pakieła Z.

Warianty tytułu

PL

Lokalne, zmęczeniowe pękanie wielokrotne w dwufazowym stopie tytanu TA6V i w austenitycznej stali nierdzewnej 20Cr-25Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multiple surface cracking in fatigue is a currently observed damage mode of metallic materials, especially in the low cycle regime (LCF). This phenomenon retards the formation of the fatal crack and contributes to increase the fatigue resistance of the material compared with cases in which only a single crack develops under similar loading condition. Creating favourable conditions for multiple crack development appears therefore as one of essential factors in the design of microstructures submitted to fatigue. In the present paper, an intermediate damage mode, called "local multicracking", is presented. It consists of a network formation of short cracks in the plastic zone ahead of the fatal crack tip. Even if local multicracking exhibits apparent similarity with classical multicracking, especially in surface observations after failure, it is assumed to play a role exclusively in the final stages of fatigue damage, i.e. during the propagation of the fatal crack. Therefore, its beneficial role on the fatigue life must be considered as very limited. Examples of fatigue studies of two alloys: a two phase titanium-base TA6V alloy and an austenitic 20Cr-25Ni stainless steel, illustrate this particular kind of surface degradation under cyclic loading.

PL

Powstawanie i rozwój wielu krótkich pęknięć na powierzchni materiałów, podczas ich zmęczenia, nazwane pękaniem wielokrotnym, jest jednym z rodzajów zniszczenia materiałów, szczególnie istotnym w zakresie zmęczenia niskocyklowego. Zjawisko to opóźnia powstawanie krytycznego pęknięcia, przyczyniając się do podwyższenia odporności materiałów na zmęczenie, w porównaniu z przypadkiem, kiedy tworzy się tylko pojedyncze pęknięcie rozwijające się w podobnych warunkach obciążenia. Tak więc wytwarzanie sprzyjających warunków do takiego przebiegu pękania jest bardzo ważnym czynnikiem w projektowaniu mikrostruktury materiałów pracujących pod zmiennym obciążeniem. W niniejszym artykule przedstawiono pośredni sposób pękania nazwany "lokalnym rozwojem pękania wielokrotnego". Polega on na tworzeniu sieci krótkich pęknięć w strefie odkształcenia plastycznego rozwijającego się przy wierzchołku pęknięcia. Nawet jeśli lokalny rozwój pękania wielokrotnego wykazuje widoczne podobieństwo z klasycznym rozwojem pęknięć wielokrotnych, szczególnie na powierzchni obserwowanej po pękaniu, to przypuszcza się, że odgrywa on rolę jedynie w końcowym etapie zniszczenia zmęczeniowego, tzn. podczas propagacji pęknięcia krytycznego. Z tego powodu jego korzystny wpływ na żywotność materiałów podczas zmęczenia należy uważać za bardzo ograniczony. Zaprezentowano wyniki badań zmęczeniowych dwóch stopów: stali austenitycznej (20Cr-25Ni) oraz dwufazowego stopu na osnowie tytanu (TA6V), w których obserwowano zjawisko lokalnego rozwoju pękania wielokrotnego.

Słowa kluczowe

EN

fatigue multicracking; local fatigue multicracking; two phase titanium-base alloy; austenitic stainless steel; damage; fatigue resistance

PL

pękanie zmęczeniowe wielokrotne; lokalne zmęczeniowe pękanie wielokrotne; stop tytanu dwufazowy; stal austenityczna nierdzewna; niszczenie; odporność materiału na zmęczenie

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego
• Czasopismo: Archiwum Nauki o Materiałach
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 22, nr 1
• Strony: 5--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Stolarz J.

• Ecole Nationale Superieure des Mines de Saint-Etienne, UCRA CNRS 1884, 158 cours Fauriel 42023 Saint-etienne Cedex 2, France

autor

Baffie N.

• Ecole Nationale Superieure des Mines de Saint-Etienne, UCRA CNRS 1884, 158 cours Fauriel 42023 Saint-etienne Cedex 2, France

autor

Mizera J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Pakieła Z.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] A. Bataille, Th. Magnin, Acta Metall. Mater., 42, 3817 (1994).
• [2] J. Stolarz, A. Beloucif, European Federation of Corrosion Publications N°21 (CDI'96),The Institute of Materials 1997, p. 117.
• [3] X. Demulsant, J. Mendez, Fatigue Fract. Mater. Struct., 18, 1483 (1995).
• [4] Th. Magnin, J. Stolarz, J. Phys IV France, 8, 105 (1998).
• [5] K. J. Miller, Proceedings of the 7th International Fatigue Congress, Xue-Ren Wu, Zhong-Guang Wang (eds.), Beijing, PR China, 1999, Higher Education Press EMAS, 1999, p. 15.
• [6] J. Stolarz, Mat. Sci., Eng, A 234-236, 861 (1997).
• [7] A. Turnbull, E. de los Rios, Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct, 18, 1455 (1995).
• [8] J. Stolarz, K. J. Kurzydlowski, Proc. ICF-4 Garmisch-Partenkirchen, K.-T. Rie, P. D. Portella (eds.), Germany, 1998, Elsevier Science Ltd., 1998, p. 535.
• [9] A. Varvani-Farahani, T. H. Hopper, A. Plumtree, Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct, 19, 1153 (1996).
• [10] J. Stolarz, Proc. 7th International Fatigue Congress, Xue-Ren Wu, Zhong-Guang Wang (eds.), Beijing, PR China, 1999, Higher Education Press EMAS, 1999, p. 383.
• [11] J. Stolarz, O. Madelaine-Dupuich, Proceedings 'I Trobada Transfronterrera Sobre la Mecanica y Fisica dels Materials Bifasics', A. Mateo, L. Lianes, M. Anglada (eds.), Barcelona, Spain, 1998, p. 209.
• [12] J. Stolarz, O. Madelaine-Dupuich, T. Magnin, Mat. Sci. Eng. A (to be published).