Файл: Хрупкие разрушения сварных конструкций..pdf

ние в зависимости от предварительной деформации е„ при 300° С изменялась, как показано на рис. 5—7, б.

В случае предварительной деформации, которой соответ­ ствовало более, чем 4 муаровых линии, охрупчивание было полным; дополнительной пластической деформации при —35° С не происходило. Если число муаровых колес было менее 4, то наблюдалось менее резкое охрупчивание. Разрушение при низ­ ком уровне напряжений проявлялось при предварительной деформации, соответствующей 2,5 линиям и больше.

Р а зл и ч н а я ст еп ен ь п р ед в а р и т ел ь н о й д еф о р м а ц и и при р а зн ы х т е м п е р а т у р а х и д и а г р а м м е

ск л он н ости стал и к охр у п ч и в а н и ю

На рис. 8 приведены все результаты испытаний на растяже­ ние одной и той же стали при температуре —35° С. Разрушения при низких напряжениях показаны крестиками, при высоких —

о 1 2 3 k 5 6 7 8 9 10 11 12 £ у

Рис. 8. Диаграмма склонности стали к хрупкому разрушению: + малая деформация при растяже­ нии (хрупкое разрушение при низких напряжени­

ях );® — значительная деформация при растяже­ нии (разрушение при высоких напряжениях)

кружочками. Поле, занятое крестиками, можно отделить С-образной кривой от области разрушений при высоких напря­ жениях. Внутри С-образной кривой можно провести вторую (пунктирную) С-образную кривую, ограничивающую зону

172

хрупких разрушений от малой нагрузки, при которых не наблю­ далось дополнительной пластической деформации. Положение С-образных кривых характеризует склонность стали к охрупчи­ ванию, обусловленному температурой и предварительной пла­ стической деформацией. Внешняя кривая отвечает некоторому ресурсу пластической деформации, сохранившемуся у вершины трещины; внутренняя кривая соответствует практически полной

точке А на рис. 8; он возник в результате предварительной де­ формации в 1,5 муаровых линии при 150° С. Деформация после испытания на растяжение при —35° С показана на рис. 9, б: при разрушении, которое произошло при напряжении 34,7 кгс/мм2, появилось дополнительно 12 муаровых линий.

Охрупчивание, соответствующее точке С на рис. 8 и показан­ ное на рис. 10, было получено пластической деформацией

173

в 9 муаровых линий при 100 С. Деформация после испытания на растяжение при —35° С показана на рис. 11; никаких допол­ нительных линий при разрушении, наступившем при напряже­ нии 3 кгс/мм23, не появилось.

Взаключение можно отметить следующее:

1.Метод муара позволяет количественно определить потерю пластической деформации в образце с надрезом в результате

деформационно-теплового ох­ рупчивания. Фотография таких муаровых рисунков дает кар­ тину охрупчивания стали.

S. кгс/ппг

2. Внешняя нагрузка при хрупком разрушении от низких напряжений пропорциональна оставшемуся ресурсу пластиче­ ской деформации у вершины надреза. Рис. 12 иллюстрирует такую зависимость. Наклон прямой зависит от формы и раз­ меров образцов.

3. Последствия деформационно-теплового охрупчивания проявляются лишь ниже температуры хрупко-вязкого перехода. Вблизи этой температуры наблюдаются переходные явления. Для значительной степени охрупчивания в общем случае с пони­ жением температуры возможны следующие случаи: вязкое разрушение при высокой нагрузке; появление хр_упкой трещины

174

при малой нагрузке, а затем вязкое разрушение при большой нагрузке, как это показано на рис. 13 и будет рассмотрено ниже; появление хрупкой трещины при малой нагрузке, затем хрупкое

быть уменьшены и даже совсем устранены термообработкой при температуре значительно большей, чем 450° С. Термин «значи­ тельно» говорит о том, что пока нет достаточных данных, чтобы решить, какая температура термообработки должна быть выбра­ на в каждом конкретном случае.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ

С точки зрения металловедения природа охрупчивания, вызванного пластической деформацией в интервале температур 200—400° С, пока недостаточна ясна. В частности, металлогра­ фические исследования оказались безуспешными; возможно, что

175

удастся пролить свет на природу этого явления с помощью электронного микроскопа.

И хотя до сих пор нет удовлетворительного объяснения механизма деформационно-теплового охрупчивания, можно восстановить исходящую пластичность стали с помощью тер­ мообработки. Повышения пластичности можно добиться, если температура обработки будет выше 400° С. При этом время выдержки, по-видимому, существенно не влияет на величину

.получаемой пластичности. Лягасс и Гофмане [14] продемонстри­ ровали эффективность такого нагрева до относительно невысо­ кой температуры на тонких пластинах, охрупченных пластиче­ ским изгибом при различных температурах.

С другой стороны, некоторые испытания показали, что термическая обработка стали (не подвергнутой охрупчиванию) может привести к потере пластичности, если продолжительность нагрева слишком велика. Это обстоятельство является весьма важным, так как на практике может случиться, что в процессе сооружения конструкции нагрев ее для снятия напряжения может быть в общей сложности довольно продолжительным.

Охрупчивание, как правило, локализуется в зонах сварки, поэтому термообработка должна быть такой, чтобы она обеспе­ чивала восстановление пластичности в охрупченных участках, но не вызывала охрупчивания в основном металле.

Возможность восстановления пластичности охрупченной стали можно проиллюстрировать на примере исследований, выполненных в Евратоме [6, 15]. Испытывали образцы из стали

сти термической обработки такие же испытания были проведе­ ны еще на двух образцах: образце DA23, пластически де­ формированном на 10% при 300°С, и образце DA25, не под­ вергшемся ни охрупчивающей, ни восстановительной обра­ ботке.

Наиболее показательным для оценки склонности к охрупчи­ ванию является величина деформации при максимальной нагрузке; простой нагрев до 500° С очень сильно восстанавли­ вает пластичность. Однако восстановление тем лучше, чем выше температура и чем продолжительнее выдержка (образец DA22). Увеличение выдержки для неохрупченной стали вызывает наибольшее изменение истинной деформации, но снижает удар­ ную вязкость.

' 176