Дефектоскопия, 2024, № 7

ЖУРНАЛ ИЗДАЕТСЯ ПОД РУКОВОДСТВОМ ОТДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК РАН
Главный редактор Костин В.Н. —д.т.н., ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Редакционный совет
Добман Герд — доктор, Фраунгоферовский институт, Саарбрюкен, Германия
Клюев В.В. — академик РАН, МНПО “Спектр”, Москва, Россия
Курмаев Э.З. — д.ф.-м.н., ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Новиков В.А. — д.т.н., БРУ, Могилев, Беларусь
Редакционная коллегия
Смородинский Я.Г. — д.т.н., зам. гл. редактора, ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия 
Василенко О.Н. — к.т.н., отв. секретарь, ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия 
Арнольд В.К. — профессор, Саарский университет, Саарбрюкен, Германия
Вавилов В.П. — д.т.н., ТПУ, Томск, Россия
Вайнштейн И.А. — д.ф.-м.н., УрФУ, Екатеринбург, Россия
Галахов В.Р. — д.ф.-м.н., ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Грум Янец — профессор, Университет Любляны, Словения
Дымкин ГЯ. — д.т.н., ЛИИЖТ, Санкт-Петербург, Россия
Жанг X. — профессор, Харбинский институт технологий, Харбин, КНР
Зацепин А.Ф. — к.т.н., УрФУ, Екатеринбург, Россия
Крёнинг М.В. — профессор, Саарский университет, Саарбрюкен, Германия, 
профессор, университет Сан-Пауло, Бразилия
Малдаг К. — профессор, университет Лаваля, Квебек, Канада
Муравьев В.В. — д.т.н., ИжГТУ, Ижевск, Россия
Ничипурук А.П. — д.т.н., ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Поволоцкая А.М. — к.т.н., ИМАШ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Ринкевич А. Б. — член-корр. РАН, ИФМ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Смирнов С.В. —д.т.н., ИМАШ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Сясько В.А. — д.т.н., СПГУ, Санкт-Петербург
Адрес редакции: 620108, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18 
Телефоны: (343) 374-05-54; 378-36-02 
e-mail: defect@imp.uran.ru 
Сайт журнала: http://defectoskopiya.ru
© Российская академия наук, 2024
© Уральское отделение РАН, 2024
© Институт физики металлов, 2024
© Редакционная коллегия журнала
“Дефектоскопия” (составитель), 2024

Российская академия наук
ДЕФЕКТОСКОПИЯ
№7
2024
Журнал ежемесячный 
Основан в феврале 1965 года 
Екатеринбург
СОДЕРЖАНИЕ
Акустические методы
В.В. Мишакин, В.А. Клюшников, А.В. Гончар, О.А. Сергеева. Использование коэффициента 
Пуассона и параметра акустической анизотропии для оценки поврежденности и накопленной пластической деформации при усталостном разрушении аустенитной стали............................................ 3
Электромагнитные методы
B. 
В. Дякин, О.В. Кудряшова, В.Я. Раевский. Некоторые случаи явного выражения напряженности результирующего поля магнетиков, помещенных в поле внешних источников........................ 14
Тепловые методы
C. 
М. Magoda, T.N. Ngonda, В.П. Вавилов, Д.Ю. Кладов. Диагностика скрытой воды в сотовых
панелях стеклопластик—Nomex при изменяющейся в пространстве ориентации панелей................ 28
С.Е. Черных, В.П. Вавилов, В.Н. Костин, Ю.И. Комоликов, Д.Ю. Кладов. Тепловой контроль 
корундовой керамики: классические методики при оптическом нагреве............................................... 42
Радиоволновые методы
И.В. Бызов, С.В. Жаков, А.А. Мысик, И.А. Кунаккужин. Определение концентрации лития в 
пластовых водах методом ЯМР-релаксометрии........................................................................................ 53
По материалам XXXV Уральской конференции «Физические методы неразрушающего 
контроля (Янусовские чтения)»
Р.М. Абашев, А.И. Бояринцев, И.И. Мильман, А.Д. Петракович, А.И. Сюрдо. Сравнительные 
характеристики люминесцентных детекторных материалов на основе а-А12О3 g для нейтронной 
дозиметрии..................................................................................................................................................... 58
Н.В. Гордеев, А.Н. Сташков, А.М. Матосян, М.К. Корх, А.П. Ничипурук, Д.А. Шишкин, 
И.Г. Ширинкина. Магнитные свойства и структура изготовленных селективным лазерным сплавлением образцов из конструкционной углеродистой стали и подвергнутых усталостным испытаниям ................................................................................................................................................................ 62
К.Е. Мызнов, О.Н. Василенко, В.Н. Костин, В.С. Тронза, А.Н. Бондина, С.С. Кукушкин, 
Н.Ю. Трякина. Изменение магнитных характеристик труб при гидро- и пневмоиспытаниях магистральных трубопроводов............................................................................................................................. 67
К.В. Гоголинский, А.С. Уманский, А.С. Голев, К.И. Доронин, К.А. Томский. Анализ способов расчета модуля упругости при динамическом инструментальном индентировании...................... 72
Информация............................................................................................................................................. 77

Акустические методы
УДК 620.179.16
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА И ПАРАМЕТРА 
АКУСТИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДЕННОСТИ И 
НАКОПЛЕННОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ УСТАЛОСТНОМ 
РАЗРУШЕНИИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ
© 2024 г. В.В. Мишакин1’*, В.А. Клюшников1, А.В. Гончар1, О.А. Сергеева2’**
‘ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики 
им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук», 
Россия 603950 Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46 
2ООО «Волга-Спецгидроэнергомонтаж» — «Камспецэнерго», 
Россия 423800 Набережные Челны, Шлюзовая ул., 8 
E-mail: *ndt@ipmran.ru; **sergeevaoa_kse@mail.ru
Поступила в редакцию 26.06.2024; после доработки 26.06.2024
Принята к публикации 28.06.2024
Исследовалось влияние усталостного разрушения на упругие характеристики метастабильной аустенитной 
стали AISI 321: коэффициент Пуассона и параметр акустической анизотропии. Расчет упругих характеристик производился по данным ультразвуковых измерений времени распространения продольных и поперечных упругих 
волн. Объемная доля мартенсита деформации определялась вихретоковым методом. Теоретические исследования 
показали, что основными факторами, влияющими на коэффициент Пуассона, являются накопление микроповреждений и изменение фазового состава. Изменение параметра акустической анизотропии связано с влиянием циклического деформирования на кристаллографическую текстуру матрицы материала и образованием ориентированных кристаллов деформационного мартенсита. На основании анализа экспериментальных результатов получены 
выражения для расчета по данным акустических измерений поврежденности и относительной накопленной пластической деформации, широко используемых в инженерной практике для определения усталостного ресурса 
материалов конструкций.
Ключевые слова', аустенитная нержавеющая сталь, усталость, деформационное мартенситное превращение, 
ультразвуковой метод, параметр акустической анизотропии, коэффициент Пуассона, вихретоковый метод.
USING POISSON’S RATIO AND ACOUSTIC ANISOTROPY PARAMETER TO 
ASSESS DAMAGE AND ACCUMULATED PLASTIC STRAIN DURING FATIGUE 
LOADING OF AUSTENITIC STEEL
© 2024 V.V. Mishakin1 *, V.A. Klyushnikov1, A.V. Gonchar1, O.A. Sergeeva2’**
‘Federal Research Center А. И Gaponov-Grekhov Institute of 
Applied Physics of the Russian Academy of 
Sciences, Russia 603950 Nizhniy Novgorod, Ul’yanova str., 46 
2Volga-Spetsgidroenergomontazh - Kamspetsenergo, Russia 423800 Naberezhnye Chelny, Shlyuzovaya str, 8 
E-mail: *ndt@ipmran.ru; **sergeevaoa_kse@mail.ru
The work investigated the effect of fatigue failure on the elastic characteristics of metastable austenitic steel AISI 321: 
Poisson’s ratio and acoustic anisotropy parameter. The elastic characteristics were calculated using ultrasonic measurements 
of the propagation time of longitudinal and shear elastic waves. The volume fraction of strain-induced martensite was 
determined by the eddy current method. Theoretical studies have shown that the main factors influencing Poisson’s ratio are 
the accumulation of microdamages and changes in phase composition. The change in the acoustic anisotropy parameter is 
associated with the influence of cyclic deformation on the crystallographic texture of the material matrix and the formation 
of oriented crystals of strain-induced martensite. Based on the analysis of experimental results, expressions were obtained 
for calculating damage and relative accumulated plastic deformation based on acoustic measurement data, which are widely 
used in engineering practice to determine the fatigue life of structural materials.
Keywords: austenitic stainless steel, fatigue, strain-induced martensitic transformation, ultrasonic method, acoustic 
anisotropy parameter, Poisson’s ratio, eddy current method.
DOI: 10.31857/S0130308224070014
ВВЕДЕНИЕ
Метастабильные аустенитные стали широко используются в ядерной энергетике, химической промышленности, гидроэнергетике и других отраслях машиностроения. Такие производственные и эксплуатационные характеристики этих сплавов, как жаропрочность, жаростойкость, коррозионная стойкость, пластичность, магнитные свойства и др., во многом 

В.В. Мишакин, В.А. Клюшников, А.В. Гончар, О.А. Сергеева
определяются структурой металла, в том числе фазовым составом. Применение акустической, магнитной и электромагнитной структуроскопии позволяет оперативно оценивать 
состояние металлов и сплавов, проводить контроль фазового состава, текстуры, магнитной 
анизотропии и других характеристик материалов. Изменение магнитных свойств, вызванное 
мартенситным деформационным превращением при пластическом или упругопластическом 
деформировании метастабильной аустенитной стали, позволяет устойчиво определять изменение объемной доли а'-мартенсита методами вихретокового или магнитного контроля. 
Образование фазы деформационного мартенсита может происходить одним из следующих 
способов: у-аустенит (ГЦК-решетка, парамагнетик) превращается, как правило, в местах 
пересечения плоскостей скольжения в а-мартенсит (ОЦК-решетка, ферромагнетик) [1]. 
Возможен и переход по следующей схеме: у —> е —> а', где г-мартенсит (ГПУ-решетка, парамагнетик) образуется как предшественник а-мартенсита, так как обладает нестабильными 
характеристиками. Ряд исследований магнитных свойств материала аустенитно-ферритных и 
аустенитно-мартенситных хромоникелевых сталей с разным химическим составом проведено 
сотрудниками Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН. В частности, методы магнитной структуроскопии используются для контроля содержания фазы феррита или 
фазы мартенсита деформации аустенитно-ферритных и аустенитно-мартенситных сталей на 
основе корреляционных связей магнитных параметров с фазовым составом [2]. В работе [3] 
показано, что измерение параметров предельных петель магнитного гистерезиса, таких как 
намагниченность насыщения, коэрцитивная сила, позволяет оценить количество мартенсита, 
индуцированного пластическим деформированием аустенитной стали. В работе [4] получено, 
что формирование мартенсита деформации в аустенитной стали с отсутствием феррита в 
исходном состоянии приводит к возникновению магнитной анизотропии. Результаты исследования магнитных характеристик аустенитной стали, полученной методом ЗВ-лазерной 
печати, приведены в работе [5], в которой показано влияние скорости деформации на интенсивность изменения магнитных свойств материала. Изменение электромагнитных свойств 
при циклическом деформировании аустенитной стали предлагается использовать для оценки 
деградации при контактно-усталостном нагружении [6]
Контроль состояния металлических сплавов также осуществляется с помощью акустической структурометрии. В работе [7] акустическая структурометрия применяется для определения вариации структуры металла, обусловленной нарушениями технологии изготовления или 
накоплением повреждений в процессе эксплуатации. Для этого в качестве микроструктурночувствительных акустических параметров используются скорости продольных и сдвиговых 
волн. В качестве «базового состояния» структуры металла рассматривается ее состояние и, 
соответственно, величины акустических характеристик до начала эксплуатации объекта контроля или структуры металла контрольных образцов, прочностные характеристики которых 
определены стандартными методами разрушающего контроля и находятся в допустимых пределах. Отклонение этих характеристик от базовых определяет степень деградации металла. В 
работе [8] исследовались зависимости между скоростью распространения ультразвука и механическими характеристиками в процессе одноосного растяжения аустенитной нержавеющей 
стали марки 12Х18Н10Т, деформирование которой обеспечивалось благодаря действию различных механизмов (дислокационное скольжение/двойникование, образование дефектов упаковки, мартенситное превращение). Получено, что скорость распространения рэлеевских ультразвуковых волн может использоваться как информативный признак для анализа природы 
процессов, контролирующих пластичность.
Актуальными являются работы по применению акустической, магнитной и электромагнитной структуроскопии для оценки степени деградации металла при усталостном разрушении. 
Необходимо учитывать, что образование деформационного мартенсита является значительным 
фактором, влияющим на ресурсные характеристики материала [9]. Однако использование 
электромагнитной структурометрии для оценки микроповрежденности затруднено тем, что 
активное образование ферромагнитной фазы а-мартенсита не позволяет селектировать относительно малое воздействие микротрещин на показания приборов вихретокового контроля. Тогда 
как влияние накопления микроповрежденности и фазовых изменений на акустические характеристики соизмеримо.
При выборе структурно-чувствительных параметров особое внимание следует обратить на 
акустические и упругие параметры, определение которых не связано с измерением акустической длины пути. Погрешность в определении длины пути, необходимой для расчета скоростей 
упругих волн (УВ), приводит к относительно большим погрешностям их измерения. 
Прецизионное измерение времени распространения УВ позволяет определять некоторые структурно-чувствительные характеристики, отражающие деградационные процессы при силовом 
нагружении материалов, с погрешностью существенно меньшей, чем погрешности, полученДефектоскопия № 7 
2024

Использование коэффициента Пуассона и параметра акустической анизотропии...
5
ные при измерении скоростей. В первую очередь, к ним относятся параметр акустической анизотропии [10—12], связанный с эффектом двулучепреломления ультразвуковых волн, и коэффициент Пуассона [13, 14]. Высокая чувствительность этих характеристик к структурным 
изменениям в поликристаллических материалах позволяет их использовать в качестве диагностических параметров на ранних стадиях разрушения. Особенно это касается метастабильных 
аустенитных сталей, в которых под воздействием упругопластического и пластического циклического деформирования происходит сложный комплекс структурных преобразований, включая накопление микроповреждений и образование деформационного мартенсита.
Из-за разницы упругих модулей аустенита и мартенсита при фазовом превращении происходит изменение модулей и акустических характеристик материала в целом. На упругие и акустические характеристики кроме фазовых изменений активное влияние оказывает изменение 
кристаллографической текстуры и накопление микроповреждений [10,14].
Целями работы является исследование влияния усталостного разрушения на коэффициент 
Пуассона и параметр акустической анизотропии при различных амплитудах деформации цикла, 
выявление связи этих параметров с ресурсными характеристиками метастабильной аустенитной стали. В качестве ресурсных характеристик в этой работе использовались поврежденность, 
определяемая согласно гипотезе линейного суммирования повреждений Пальмгрена-Майнера 
[15] как относительное число циклов нагружения, и относительная накопленная пластическая 
деформация [16].
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ УСТАЛОСТИ НА КОЭФФИЦИЕНТ 
ПУАССОНА И ПАРАМЕТР АКУСТИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ
Для метастабильных аустенитных сталей изменение параметра А связано с изменением 
кристаллографической текстуры наиболее пластичной фазы — аустенита (АЛу), образованием 
деформационного мартенсита (ДАа), а также накоплением микроповреждений (АЛ^).
В предположении аддитивности влияния этих факторов на общее изменение Л запишем:
АЛ =АЛ +АЛ ,+ АЛ . 
(1)
уау 
v '
При отсутствии фазовых изменений и накопления микроповреждений изменение параметра 
анизотропии определяется одним из коэффициентов функции распределения ориентировок 
кристаллов в поликристаллическом материале Ж420 [10]: АЛ = АЛ^ = £^420, где кА — коэффициент. Для изотропного материала Ж420 = 0.
Образование ориентированных кристаллов мартенсита в пересечениях полос скольжения в 
аустените [17] при деформировании приводит к появлению составляющей АЛа,. Величина АЛ^ 
становится отличной от нуля, если дефекты, например, микротрещины, имеют неслучайную 
ориентацию. Все три компоненты зависят от напряженно-деформированного состояния материала при его нагружении.
Исследования показали, что параметр Л в поликристаллическом материале меняется даже 
при небольших амплитудах деформации на начальных стадиях деформирования, включая 
инкубационную стадию, задолго до стадии образования микротрещин [15]. Заметное изменение Л обусловлено тем, что кристаллы, составляющие поликристаллический материал, 
имеют сильную анизотропию упругих свойств [18]. При случайной ориентации кристаллов 
упругая анизотропия на макроуровне отсутствует. Небольшая преимущественная ориентация 
приводит к анизотропии упругих свойств материала в целом и к проявлению эффекта двулучепреломления соответственно. Большая часть ресурса материала до образования макротрещины характеризуется доминированием составляющих АЛуи АЛа, в выражении (1). В предположении того, что изменение параметра Л связано, в основном, с изменением кристаллографической текстуры АЛ^ ~ 0, следует:
АЛ =АЛ +АЛ ,. 
(2)
Связь модулей упругости с коэффициентом Пуассона записывается в виде [19]:
(3)
где (1 — модуль сдвига; К — модуль всестороннего сжатия
Дефектоскопия № 7 
2024

В.В. Мишакин, В.А. Клюшников, А.В. Гончар, О.А. Сергеева
Изменения модулей в результате образования фаз можно рассчитать, используя различные 
приближения, например, приближение Фойгта [20]. В этом случае выражение для расчета 
модулей двухфазного материала имеет вид:
(4)
М = М.Ф, + М7Ф7 = М.(1 - Ф9) + М,Ф,, 
с 11 
2 2 Iх 
2 
7 
2 2’
где Мс — модуль упругости всего материала; и М2 — модули упругости фазы 1 и фазы 2 
соответственно; Ф] и Ф2— содержание первой и второй фазы, Ф1 + Ф2 = 1. В нашем случае фаза 1 — у-фаза, фаза 2 — а-мартенсит.
Фазовые превращения приводят к изменению модулей К и ц и, следовательно, к изменению 
коэффициента Пуассона (см. уравнение (3)).
В работе [21] получено, что оценочные значения модуля всестороннего сжатия КА и модуля 
сдвига аустенита составляют 161,3 и 79,0 ГПа, деформационного мартенсита 166,4 и 
70,4 ГПа соответственно. Согласно [17], объемная доля а'-мартенсита при циклическом деформировании может достигать несколько десятков процентов. В соответствии с выражениями (3) 
и (4), увеличение объемной доли магнитной фазы на 20 % приводит к увелечению коэффициента Пуассона на 1,8 % при его начальном значении v0 = 0,29, что на порядок больше погрешности измерения этого коэффициента современными акустическими методами [22].
Другим фактором, влияющим на коэффициент Пуассона, является микроповрежденность \|/. 
Для сфероидальных дефектов, типа пор или дефектов, близких по форме к ним, методами 
микромеханики получена связь изменения составляющей коэффициента Пуассона Av^ с \|/ [23]:
3(l-vg)(5v0-l)
(5)
V,
Av 
v
V-V
2(7-5v0)
где v0 — коэффициент Пуассона неповрежденного материала.
Для дефектов типа трещин зависимость изменения коэффициента Пуассона от микропов- 
режденности выражается как [24]:
16 v0(l-v*)(3-v0)
Av 
v
v-v0=------- ,— '--------- V'
15 
(2-v0)
(6)
Величина микроповрежденности может определяться через изменение плотности мате- 
Ар
риала: V = —— (Ар — изменение плотности, связанное с образованием пор, микротре- 
Ро
щин; р0 — плотность неповрежденного материала).
Для стали AISI 321 (аналог стали 12Х18Н10Т) при ее циклическом нагружении до появления макротрещины величина у составляет около 0,3 % [25]. При v0 = 0,29 относительное 
уменьшение коэффициента Пуассона вследствие накопления поврежденности в виде трещин 
согласно выражению (6) составит 0,46 %, что соизмеримо с влиянием на коэффициент фазовых изменений. Наличие микропор согласно выражению (5) изменит коэффициент Пуассона 
на 0,12 %. В отличие от параметра акустической анизотропии, величина которого при отсутствии преимущественной ориентации кристаллов близка или равна нулю, наличие слабой 
кристаллографической текстуры не оказывает заметного влияния на коэффициент Пуассона. 
Таким образом, изменение v в результате циклического деформирования стали AISI 321 в 
основном определяется фазовыми превращениями и процессом накопления микроповреждений:
(7)
Av = Av + Av ,. 
у а
Проведенный анализ показал, что изменение параметра акустической анизотропии и 
коэффициента Пуассона отражают основные деградационные процессы при усталостном 
разрушении метастабильных сталей: накопление микроповреждений, фазовые превращения и изменения кристаллографической текстуры. Определение связи ресурсных характеристик с этими параметрами позволит использовать данные неразрушающего контроля при 
расчете остаточного ресурса с учетом фактического состояния материала конструкции.
Дефектоскопия № 7 
2024

Использование коэффициента Пуассона и параметра акустической анизотропии...
7
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Исследования проводились на образцах, изготовленных из метастабильной аустенитной 
стали AISI 321, имеющей следующий химический состав (масс. %): С 0,02; Si 0,43; Мп 0,74; 
Сг 17,76; Ni 9,16; Ti 0,32; S 0,002; Р 0,033; Си 0,23.
Циклическое деформирование (одноосное растяжение—сжатие) образцов выполнялось 
поэтапно на универсальной машине BISS Nano до образования макротрещины длиной 1 мм. 
Испытания проводились при контроле полной деформации цикла с коэффициентом асимметрии Ае = 0 и амплитудами деформаций цикла Ае/2 от 0,25 до 0,7 %, частота нагружения ~ 2 Гц. 
Температура испытания комнатная. На всем протяжении испытаний регистрировалась петля 
гистерезиса и определялась величина односторонне накопленной пластической деформации ер 
как сумма пластической деформации zpN в TV-м полуцикле растяжения ер = У^е^. Образцы 
_ 
_ N
были вырезаны вдоль направления проката листового катаного материала. Форма образцов и 
схема установки преобразователей приведена на рис. 1.
Таблица 1
Число циклов до разрушения при исследуемых амплитудах деформаций
Ае/2, %
0,25
0,3
0,35
0,4
0,5
0,6
0,7
Nf
32177
16528
7500
4173
2100
1450
800
В табл. 1 приведены амплитуды деформации и число циклов до разрушения N? исследуемых 
образцов.
Для исследования влияния процесса циклического деформирования на упругие характеристики материала применялся эхо-импульсный метод ультразвукового контроля.
Полученные амплитудно-временные диаграммы эхо-импульсов показаны на рис. 2а для продольной и на рис. 26 для поперечной волны. Время распространения упругих волн t = 0,5(f3 - 
измерялось между первым и третьим t3 отраженными импульсами по точкам перехода нуля 
между минимумом и максимумом в импульсе (см. рис. 2а).
Измерения времени выполнялось в трех зонах, расположенных на рабочей части образца, 
5 раз в каждой зоне. Результаты усреднялись. Более подробная методика измерения времен 
распространения продольных и поперечных волн приведена в [23].
Используя полученные данные времен распространения волн, были рассчитаны параметр 
акустической анизотропии и коэффициент Пуассона v. Для ортотропного материала (лист, уголки, швеллеры и т.п.) параметр акустической анизотропии Л выражается как [10]:
2(t -t ) 2(V -V ) 
t^+t^ ~ Vzy + Va ’
(8)
где Vai V^, t — скорости и времена поперечных УВ, распространяющихся перпендикулярно направлению проката вдоль оси Z и поляризованных вдоль осей X и Y ортотропного материДефектоскопия № 7 2024

В.В. Мишакин, В.А. Клюшников, А.В. Гончар, О.А. Сергеева
Рис. 2. Амплитудно-временные диаграммы эхо-импульсов продольной (а) и поперечной волн (б).
ала (см. рис. 1). Разница скоростей поперечных волн и Vzy связана с эффектом акустического 
двулучепреломления. При двулучепреломление отсутствует (А = 0).
Коэффициент Пуассона v определяется для изотропного материал следующим образом [26]:
(9)
где t{ и Vt — время и скорость продольных волн, распространяющихся и поляризованных вдоль 
оси Z. Для материала со слабой анизотропией можно записать tt = 
+1/ 2 и V] = Можно
отметить, что скорости поперечных волн определяют изменение коэффициента Пуассона в 
большей степени, чем скорости продольных волн.
Переход от расчета параметров v и А с помощью соотношения скоростей волн к расчету с 
помощью соотношения времен распространения можно осуществить в случае использования 
эхо-импульсного метода на плоских элементах конструкции при фиксированной акустической 
длине пути, определяемой толщиной конструкции. Это позволяет на порядок уменьшить 
погрешность измерения этих характеристик.
Максимальная погрешность измерения времени составляет 1-2 нс. Относительная погрешность измерения времени распространения УВ около 3-10 5. Частота ультразвуковых сигналов 
составляла 5 МГц, ширина импульсов для поперечных волн составляла 500 нс, для продольных 
около 600 нс. Малая погрешность измерения времени распространения поперечных и продольных упругих волн позволяет определять по соотношению времен параметр А и коэффициент 
Пуассона v (выражения (8) и (9)) с погрешностью не более 5-10-4.
С помощью многофункционального вихретокового прибора «МВП-2М» проводилось измерение объемной доли Ф а'-мартенсита до и после каждого этапа нагружения. Прибор был предварительно откалиброван на образцах с известным содержанием ферритной фазы. Относительная 
погрешность измерения не превышала 5 %.
Измерения проводились в исходном состоянии и после каждого этапа нагружения. В неповрежденном материале содержание фазы мартенсита составляло в среднем около 0,2 %, коэффициент Пуассона v0 = 0,291, параметр акустической анизотропии — 0,0034.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 3 приведены зависимости АЛ и Av от величины накопленной пластической деформации е? для различных значений амплитуды деформации Ае/2.
Как видно из рис. 3, интенсивность изменения параметров Av и АЛ существенно зависит от 
амплитуды деформации Ае/2. Зависимость изменения коэффициента Пуассона от накопленной 
циклической деформации близка к линейной. Максимальное изменение коэффициента Пуассона
Дефектоскопия № 7 
2024