Конститутивная модель с внутренними переменными для деформирования аустенитных нержавеющих сталей

Аустенитные нержавеющие стали, в частности семейства сплавов 304 и 316, демонстрируют сходные закономерности зависимости предела текучести от температуры. Анализ литературных данных о зависимости предела текучести от температуры и скорости деформирования для сплавов с различным содержанием азота и размером зерна позволил ввести две внутренние переменные состояния, характеризующие популяции дефектов. Анализ основан на конститутивном законе с внутренними переменными, называемом моделью механического порогового напряжения. Одна из переменных состояния изменяется исключительно с содержанием азота и характеризуется большим объёмом активации. Другая переменная состояния характеризуется гораздо меньшим объёмом активации и может представлять взаимодействие дислокаций с атомами раствора и интерстициальными атомами. Для анализа всей кривой «напряжение–деформация» требуется добавление третьей внутренней переменной состояния, характеризующей эволюционирующую плотность накопленных дислокаций. Предсказания модели сопоставлены с измерениями для сталей 304, 304L, 316 и 316L, деформированных в широком диапазоне температур (до половины температуры плавления) и скоростей деформирования. Предсказания модели и экспериментальные данные расходятся при температурах выше примерно 600 K, где наблюдается динамическое старение деформации. Демонстрируется применение модели к облучённой 316LN, где анализируется популяция дефектов, индуцированная повреждением от облучения; эта популяция дефектов имеет сходство с плотностью накопленных дислокаций. Предложенная модель предоставляет основу для моделирования деформирования стабильных аустенитных нержавеющих сталей (т.е. тех, которые не склонны к мартенситной фазовой трансформации).