Файл: Хрупкие разрушения сварных конструкций..pdf

Шарли, приобретают большое значение для производителей и потребителей стали. В связи с этим казалось целесообразным провести статистическое исследование данных ударной вязкости, полученных на образцах с Ѵ-образным надрезом. Такое иссле­ дование в рамках Международного института сварки было про­ ведено восемью европейскими странами на 370 сталях при испы­ тании 30 образцов с Ѵ-образным надрезом по Шарли от каждой

для критерия вязкости 4,83 кгс-м, рекомендованного унифици­ рованным стандартом судостроительных компаний, была при­ нята соответственно величина среднеквадратичного отклонения

1,2 кгс-м.

Хирата [11] провел статистический анализ распределения ударной вязкости (по испытаниям образцов с Ѵ-образным надре­ зом по Шарли) и установил количество образцов, необходимое для достоверной оценки.

В табл. I приведены значения разброса ударной вязкости, оп­ ределенные для разного количества образцов. Из таблицы сле­ дует, что трех образцов недостаточно для того, чтобы достаточ­ но точно определить критическую температуру, а подходящим количеством, по-видимому, является 20—30 образцов.

Иошики, Канадзава и Оцука [12] определили, что корреляция между размерами надреза и переходной температурой может быть выражена уравнением

268

(A/B)2— константа, связанная с общей скоростью деформации; d — константа, связанная с методом испытания и определе­

ния переходной температуры; 5 — константа материала, характеризующая зависимость

предела текучести от температуры;

U — константа материала, характеризующая зависимость предела прочности от температуры;

s — константа материала, характеризующая метод опреде­ ления переходной температуры;

Тт— переходная температура, °К; г — радиус закругления в вершине надреза, мм; t — ширина образца, мм;

р — глубина надреза, мм; Ѳ— угол надреза.

На рис. 2 показана зависимость переходной температуры от

X — изменение р от 0,5 до 5 мм

экспериментальные результаты для образцов с различным ра­ диусом надреза г, шириной t и т. д. прекрасно согласуются с тео­ ретическим расчетом, и корреляция между четырьмя факторами г, t, р и Ѳ выполняется удовлетворительно при использовании приведенного выше выражения для параметра Z.

Ошибка в величине параметра Z, обусловленная погрешно­ стями каждого из факторов, может быть найдена через полный дифференциал функции Z:

AZ = 0,0645Дг—0,00161М — 0,00625Др + 0,000073ДѲ

при г — 0,25 мм, t = 10 мм, р = 2 мм, О = 45°.

269

В соответствии с этим отклонение АZ при допустимых погреш­ ностях, обычно принимаемых при испытаниях металлов на удар­ ную вязкость, будет следующим:

шли, что при величине радиуса около 0,25 мм справедливо отно­ шение

•2 7 0

Испытание образцов с выдавленным надрезом впервые было предложено Кристенсеном и Аугландом [16] и подробно исследо­ вано в работе Кошига [17]. Надрез выполнялся вдавливанием очень острого клина, и материал в зоне надреза оказывался охрупченным в силу наклепа и стесненных условий пластической деформации, в результате чего в надрезе при ударных испыта­ ниях инициировалась хрупкая трещина (кристаллический харак­ тер излома). При повышенных температурах кристаллический

/

Рис. 4. Сравнение вида излома образцов с выдавленным над­ резом (а) и с Ѵ-обцазным над­ резом по Шарпи (б) [17]: 1 — хрупкая (кристаллическая) часть; 2 — вязкая часть;

3 — глубина хрупкой части

а) 2 В)

излом, начинавшийся у вершины надреза, развивался не на всю толщину образца. На рис. 4 показан характер излома образцов с Ѵ-образным надрезом по Шарпи и с выдавленным надрезом. Значения ударной вязкости образцов, испытанных через несколь­ ко часов после нанесения надреза или сразу после вдавливания клина, почти не отличались. Был сделан вывод, что испытания на ударную вязкость образцов с выдавленным надрезом могут быть приняты для оценки стали с точки зрения вероятности консервации возникших трещин.

И сп ы тан и я н а у д а р н у ю вязк ость о б р а з ц о в с U -о б р а з н ы м н а д р е з о м

U-образный надрез в ударных образцах обычно делают глу­ биной 2 или 5 мм; при надрезе глубиной 5 мм получаются такие же результаты, как на образцах с ключевидным надрезом, кото­ рый широко используется в США. При испытаниях образцов с U-образным надрезом наблюдается резкое падение ударной вязкости при низких температурах, поэтому этот вид испытаний следует считать подходящим при изучении закономерностей возникновения хрупкого разрушения.

И сп ы тан и я н а р а зр ы в по К а н у

Образец этого типа, показанный на рис. 5, имеет два отвер­ стия и испытывается путем растяжения на обычной разрывной машине при скорости перемещения захватов 8 мм/мин [18]. Ра­ бота деформации после достижения максимальной нагрузки, рас­

271