Vol. 56 (2020), Issue 1, p. 50-58

Нано- и микромеханические параметры стали AISI 316L

Грабко Д., Шикимака О., Пырцак К., Барбос З., Попа М., Присакару А., Вилотич Д., Вилотич М., Александров С.

Abstract

УДК 538.9:538.951

Изучены механические параметры нержавеющей стали AISI 316L при нано- и микроиндентировании, такие как нанотвердость (Н_NI), микротвердость (H_MI), модуль Юнга (E), индексы пластичности (H/E) и сопротивления (H³/E²), релаксационные параметры h_s, h_res, h_e-p и их зависимости от величины нагрузки Р, приложенной к индентору. Показано, что в интервале микроиндентирования (Р = 100 ̶ 500 мН) твердость незначительно уменьшается с ростом нагрузки, а в области наноиндентирования (Р < 100 мН) существенно возрастает с уменьшением Р, демонстрируя размерный эффект (Indentation Size Effect). В результате изучения специфики внедрения индентора были установлены основные особенности процесса деформации, подтверждено участие различных механизмов пластической деформации при индентировании стали AISI 316L (внутризеренный, межзеренный и ротационный) и предложена физическая интерпретация наблюдаемых закономерностей. Полученные результаты имеют большое значение для практики, поскольку соединение AISI 316L принадлежит к числу медицинских сталей, применяемых в качестве имплантов (в стоматологии, костной имплантологии, биотехнологии).

Ключевые слова: сталь AISI 316L, нано- и микроиндентирование, твердость, модуль Юнга, индексы пластичности и сопротивления, релаксационные параметры, механизмы пластической деформации

This work is devoted to the study of the mechanical parameters of AISI 316L stainless steel during nano- and microindentation, such as nanohardness (Н_NI), micro-hardness (H_MI), Young's modulus (E), plasticity indices (H/E) and resistance (H³/E²), relaxation parameters h_s, h_res, h_e-p, and their dependence on the magnitude of the load P applied to the indenter. It was shown that in the microindentation interval (P = 100–500 mN), the hardness decreases slightly with load increasing, and in the nanoindentation region (P < 100 mN), the hardness increases significantly with P decreasing, demonstrating the Indentation Size Effect. As a result of studying the specifics of the indenter penetration, the main features of the deformation process were established, the partici-pation of various mechanisms of plastic deformation in the indentation of AISI 316L steel (intragranular, intergranular, and rotational) was confirmed, and a physical interpretation of the observed patterns was proposed. The results obtained are of great importance for practice, since AISI 316L steel is one of the medical steels used for implants of various purposes (in dentistry, bone implantology, and biotechnology).

Keywords: AISI 316L steel, nano- and micro-indentation, hardness, Young's modulus, plasticity and resistance indices, relaxation parameters, plastic deformation mechanisms

Download full-text PDF. 3086 downloads

Menu

Vol. 56 (2020), Issue 1, p. 50-58

Нано- и микромеханические параметры стали AISI 316L

Abstract