Файл: Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение металлических судостроительных материалов.pdf

96

Понижение уОТр == достигается увеличением предела теку­

чести благодаря охлаждению и динамическому деформированию образца; под действием указанных двух факторов кривая сопротив­ ления пластическому деформированию располагается выше кривой при статическом воздействии (см. рис. 59), а сопротивление отрыву не изменяется. При статистическом методе анализа сопротивление хруп­ кому разрушению и сопротивление отрыву рассматриваются как случайные величины, зависящие от степени вероятности встречаю­ щихся пороков. Эти пороки ускоряют разрушение неоднородного материала и вызывают появление масштабного эффекта, который должен учитываться при выборе стандартной формы и размеров об­ разцов, испытываемых серийно до хрупкого разрушения.

§ 29

Техника испытания на излом надрезанных образцов. Обработка экспериментальных данных и их представление

Надрезанные образцы можно испытывать на статический изгиб до излома с записью диаграммы. Статическое испы­ тание позволяет установить качественные и количественные характе­ ристики по всем признакам, указанным в табл. 6.

Применение удара упрощает испытание. Поэтому надрезанные образцы испытываются на ударный излом, преимущественно с по­ мощью маятниковых копров. По ГОСТ 9454—60 испытываются образцы размерами 10x10x55 мм с надрезом, скругленным радиу­ сом 1 мм (см. рис. 71, а). В случае ударного испытания не представ­ ляется возможным проследить за нагрузками на образец и кинетикой излома. Но установленные в результате ударного излома энерго­ поглощение А н, абсолютное сужение Аb и структура излома образца по надрезу являются убедительными для суждения о способности исследуемой стали деформироваться пластически в неблагоприятных условиях. Иногда ударный излом производится на высокоскоростных копрах или путем подрыва, при которых затрудняется оценка работы, затраченной на излом образца. В последнем случае ограничиваются оценкой качества стали по структуре излома или по сужению надре­ занного образца АЬ, которое, по экспериментальным данным, ли­ нейно связано с энергопоглощением А п. Эта линейная зависимость дает основание рассматривать А н и АЬ как взаимозаменяемые харак­ теристики пластичности стали. Общепринято результаты испытаний

на ударный излом представлять ударной вязкостью ап — ■— кгс • м/см2,

где F — площадь сечения образца по надрезу, что, однако, представляет собой формальный пересчет, без анализа физических явлений. Ударная вязкость ан входит во многие технические усло­ вия на конструкционные стали как нормируемая величина для за­ данной температуры испытания. Например, нормируемая ударная

вязкость судокорпусных сталей ан 4 кгс м/см2 при температуре испытания —40° С.

При научных исследованиях пластичности сталей рассматри­ ваются данные серийных испытаний надрезанных образцов при раз­ ных температурах охлаждения, а установленные значения энергопоглощения Ап ударной вязкости ан или сужения ЛЬ представляются

гление радиусом 0,2 мм (см. рис. 71, б). В качестве результата испы­ таний принимается во внимание нагрузка Рсрыв на нисходящей ветви кривой изгиба (см. рис. р73). Неудовлетворительным признаком

считается получение Рсрыв > ^ , а также уменьшение площади

поверхности волокнистой структуры F„ в изломе до 30% и меньше от общей площади излома. Критерием оценки качества стали служит критическая температура, при которой могут встречаться как удо­ влетворительные, так и неудовлетворительные результаты испыта­ ний. Эта критическая температура обозначается Ткр с. Иногда в ка­ честве критерия рассматривается работа излома А к, затрачиваемая на распространение излома после образования первичного надрыва образца.

§ 30

Критерии хрупкой прочности. Кинетика хрупкого разрушения

При объяснении хладноломкости стали среди специалистов получила признание научная разработка Н. Н. Давиденкова [24]. Опираясь на схему А. Ф. Иоффе (см. рис. 58) [33], Н. Н. Давиденков нашел целесообразным указанную схему, постро­ енную для монокристалла каменной соли, применить к объяснению двойственной природы прочности стали, которая представляет собой поликристаллический материал с произвольным расположением кристаллических зерен.

98

Сопротивление отрыву стали стотр рассматривается Н. Н. Давиденковым как случайная величина с некоторым рассеянием значе­ ний, независимая от температуры, по аналогии с каменной солью (рис. 76, а). Предел текучести от представляется в функции от тем­ пературы кривой линией. Интервал температуры от t x до t2, в пре­ делах которого встречаются как хрупкое разрушение, так и теку­ честь, рассматривается как критический температурный интервал

хрупкости в случае испытаний надрезанных образцов на удар­ ный излом (рис. 76, б). Резкий переход от пластичности к хруп­ кости и сравнительно высокая критическая температура харак­ терны для сталей с упрощенной технологической подготовкой (ста­ ли кипящие, конверторные, а также стали в состоянии после ковки и проката). На улучшен-

ных, термически обработанных сталях критический температур­

уменьшается постепенно (рис. 77). Нежелезные металлические мате­ риалы в большинстве не хладноломки. С понижением температуры испытаний надрезанных образцов из нежелезных металлов, вслед­ ствие увеличения стт и сохранения пластичности, энергопоглощение может возрастать.

Двойственная природа разрушения стали обобщена схемой, предложенной Н. Н. Давиденковым (рис. 78, а). Схема содержит кривые растяжения 1—6, свидетельствующие о возрастании сопро­ тивления продолжению пластической деформации — переменного предела текучести ат в связи с упрочнением при понижении темпе­ ратуры (кривая 1 для комнатной температуры). Кривые распола­ гаются одна над другой тем выше, чем ниже температура испытания. Кроме того, кривые 1— 4 характеризуют вязкое разрушение, а кри­ вые 5 я 6 — хрупкое. Восходящая кривая АВ предположительно