Оценка качества стали но излому - Шахназаров Ю.В.
Скачать (прямая ссылка):
36ХНМФ 0,8 -80 « 0,7 10
38X1ІЗМФ 0,8 —100 0,8 —20
* Отпуск на 00,2^0,80 ГПа.
Общим элементом строения изломов сталей в термически улучшаемом н высокопрочном состояниях являются скосы («губы» среза) у/боковых граней образца. Максимальная ширина боковых скосов (в) практически линейно связана с долей «волокна» в изломе. На рис. 3 приведены данные для термоулучшенных сталей
0.60 (00 ігіо
ІкО
(60
Рис. 3. Зависимость доли волокнистой составляющей н изломах образцов с трещиной (% В) от ширины боковых скосов (г) сталей 38ХИЗМФ н 36ХНМФ (о02-055—
1,0 ГПА)
* 36ХНМФ и 38ХНЗМФ, обработанных на предел текучести ~ ] ГПа Следовательно, ширина боковых скосов, как и доля «волокна»* количественно характеризует строение излома.
В работе [5] показано," что максимальная ширина (е) боковых скосов коррелирует с вязкостью разрушения —С,., поэтому пред-ставляло интерес проанализировать взаимосвязь е и ату как цля термически улучшаемых, так и для высокопрочных сталей.
5
д2
Для термически улучшаемых сталей в полухрупкой области (<100% В) ату линейно связано с е, а угол наклона определяется пределом текучести стали (рис. 4). Таким образом, е как и %В количественно характеризуют строение излома, связывая его с энергоемкостью разрушения. Для термически улучшаемых сталей линейная зависимость наблюдается только в интервале полухрупкого разрушения (<100% В), в области вязкого разрушения ату повышается, а е ие меняется или даже уменьшается. Это иллюстрируется характером распределения экспериментальных данных сталей 38X113МФ и 36ХНМФ, <то.2^0,8 ГПа (рис. 5). Таким образом, по отклонению от линейной зависимости ату — г можно определить границу вязкого и полухрупкого разрушения для термически улучшаемых сталей.
Аналогичным образом происходит, изменение е при росте ату выше некоторого значения для сталей в высокопрочном состоянии, не имеющих в изломе «волокна» и «кристалла» (см. рис. 5). Это позволяет определять для таких сталей область полухрупкого разрушения по отклонению от линейной зависимости
Измерение боковых скосов может проводиться не только в зоне их максимальной ширины. Специально был проведен анализ тесноты связи ату и к, измеренного на различных расстояниях от надреза, для стали 38ХНЗМФ в термо-улучшепных состояниях (при а02^0,8 и 1,0 ГПа). Как следует из данных табл. 2, достаточно высокие коэффициенты практически во всех случаях для обоих уровней предела текучести свидетельствуют о возможности измерения е на различном расстоянии. Более удобно инструментальное измерение СКОСОВ в зоне их максимальной ширины. Следует отметить, что коэффициенты корреляции между В и ату для 002= 0,8 и 1,0 ГПа составляют соответственно 0,91 и 0,93.
Таким образом, но ширине боковых скосов можно оценивать количественно строение излома и работу развития трещины сталей разных классов. В области полухрупкого разрушении гго иллюстрируется приведенными на рис. 0 данными для герммческн улучшаемых, мартенситиых, мартенситостареющич и штцмповых вто-
Об
/2 /б?
Рис. 4. Зависимость удельной работы ударного изгиба образца стали 36ХНМФ с трещиной (Огг) от ширины боковых скосов (е) 04,2^1,0 ГПа, г-0,9 2 — сто 2-0,8 ГПа. г=0,89 # — Оо 2^0,55 ГПа, г = 0,79
1
ричнотвердсющих сталей, сопротивление разрушению которых из меняли температурой испытания н уровнем прочности.
08
0,6 р
01
Ь О о
>1
•
о о
3
•и
1 г, * \
.о •
т.
о
о--
р0°2
О"
о с
]
0,6 08 (0 П /4 ? *н
Рис. 5 Зависимость удельной работы ударного изгиба образца с трещиной (оТу)
от ширины боковых скосов (е): / — стали 38ХИЗМФ и 36X11МФ после обычной и изотермической при 330 °С закалки и отпуска на гт0,2^0,8, ГПА: 2 — сталь 26ХИМФ. отпуск при 190 °С, а02=
^1,3 ГПа
Таблица 2
Расстояние от надреза, мм Коэффициенты корреляции
сто.2-0,8 ГПа (7о.2-1,0 ГПа
9 0,74 0,59
4 0,96 0,85 •
6 0,95 ОД*
Максимальная 0,95 о;8(>
ширина
Следует подчеркнуть, что обнаруженное в работе [6] несоответствие наличия или отсутствия скосов вязкости разрушения образцов с трещиной связано с неправомерным сопоставлением полухрупкого и вязкого изломов по боковым скосам.
Измерение боковых скосов позволяет сопоставлять стали .разных классов но углу наклона'зависимостей ату—е. При равном е
угол наклона (см. рис. 6) характеризует энергопоглощение при образовании «прямого» излома. Следует отметить, что такая оценка учитывает деформированный объем в отличие от трудоемкого электроннофрактографического метода, ограниченного описанием практически двумерной (в сравнении с деформированным объемохм) картины процесса разрушения.
Измерение боковых скосов позволяет сопоставлять нестандартные образцы разной ширины (#), пе прибегая к пересчету удельной работы изгиба, так как при Ь>2к е не зависит от Ь [7]. Кроме того, тго боковым скосам можно сопоставлять излом массивной пробы с изломом образца. Об этом свидетельствуют, на-пример, результаты анализа изломов стандартных образцов и дисков диаметром 150—300 мм из сталей 40Х. ЗбХНМФ, 38ХНЗМФ (рис. 7'). Поскольку все экспериментальные точки лежат правее прямой, проведенной под углом 45°, по излому образца можно оцепить минимальную величину ширины боковых скосов в изломе массивных дисков. Следует подчеркнуть, что сопоставлять изломы образцов и проб (деталей) можно только с учетом размеров проб и условий разрушения в каждом конкретном случае.
