Оценка качества стали но излому - Шахназаров Ю.В.
Скачать (прямая ссылка):
Методика измерения ширины боковых скосов в изломах образцов с усталостной трещиной при разрушении в полухрупкой области позволяет:
1) оценивать количественно строение излома сталей разных классов, в том числе высокопрочных, не имеющих традиционно понимаемых волокнистой и кристаллической составляющих;
2) разграничивать облает вязкого н полухрупкого разрушений высокопрочных сталей, например мартенситиых, мартенентостареющих, ш iимповых; излома с энергоемкостью разрушения
tin
Рис. 0. Зависимость удельной работы ударного изгиба образца с трещиной (tf-гу) от ширины боковых скосов (е) в
изломе:
1— сталь Ш8К9М5Т, 6 режимов старения (Оо.2— 1,8 ¦ -2,1 ГПа; температура испытания 20 °С)< г = 0,84; 2 —стали 4ХСНМФПР и 4ХГСМФБР (43—47 HRCy температуры испытаний 20, 150, 250X), г 0,93; 3 • сталь Х14К14П4МЗ (6 режимов старения; 41 — 47 HRC, температура испытания 196СС), г=0,98;4 — стали ХПМФ с содержанием углерода 0,18; 0,26: 0,36% (отпуск 190 СС, температура испытания — 70—190 СС), г=0,91
3) связывать строение (распространения трещины);
4) оценивать количественно степень «сухости» волокнистой составляющей;
5) оценивать и сопоставлять стали р.ммыч Массой по энергоемкости образовании «прямой» части излома;
6) оценивать и сопоставлять агу на опр.ммач р.мнон ширины.
S
Среди высокопрочных сталей мартеиситостареющис имеют некоторые специфические особенности сопротивления разрушению и строения излома. Ниже рассмотрены две стали — ЭП-767 и ЭП-695. Исследования1 проводили на металле промышленных вакуумду-говых плавок сталей 04Х14К13Н4МЗ (ЭП-767 и 03Х12К14Н5М5 (ЭП-695). Горячей и холодной деформации подвергали сутунки (120x55x20 мм), откованные из слитков массой 1 т. Охлаждение от температуры конца деформации осуществляли на воздухе. Закалку проводили от 1050°С (40 г мин, воздух); обработку холо-, дом — при —70°С (16 ч); старение — при 520°С (5 ч). Количество
¦ 1-1
• • • w - - -• :
• •
J Z 3 if ?ducxatnn
Рис. 7. Соотношение ширины боковых скосов (р) \\ дисках диаметром 150- 300 мм и стандартных образцах
остаточного аустенита измеряли рентгеноструктуриым методом. Удельную работу ударного изгиба образцов с трещиной определяли на образцах сечением нетто 8x10 мм, суммарная длина надреза и усталостной трещины 2 мм.
Горячая деформация прокаткой стали ЭП-767 но различным режимам (табл. 3) стабилизирует аустенит — до 95% в плавке 1. Это снижает прочностные свойства, исключая возможность использования эффекта термомеханической обработки (ВТМО). Последующая закалка от 1050°С оказывает нивелирующее влияние на соотношение фаз в обеих плавках: после всех режимов прокатки стабилизируется 15±5% остаточного аустенита, что обеспечивает на поперечных образцах аь> 1,4 ГПа, ап>4 МДж/м2 при —196°С. Следует отметить, что ап при 20°С превышает а„ при —196°С на 30%, а сту — соответственно в 5—7 раз (см. табл. 3). Это можно было бы связать с положительным влиянием остаточного ахсте-
1 Проведены совместно с В. А. Масютииым, Г. В. Тихоновым.
9
Та бл и на 3
• Режимы обработки 9 0*0.2 Оту ан при —196 °С при — 196 °С( % пусте-пита
ГПа МДж/м2
Плавка 1
е=50% при 1200 °С 0.54 ко 2,3 1.2 1.1 0.5 95
1,21 0,8 0,3 0,0 0,06 20
Плавка 2
е-50% при 1200°С- 1.10 1,36 0,9 0,5 0,7 0.08 30
|Д) 1,44 .0,7 0,3 0,о 0,06 17
1-;=40% пр" 20 СС 1,85 1,90 0,1 0,08 0,03 3
после к = 50% 1.47 1,57 0,6 0,21 0,50 15
при 1200 °С 1
Примечание. В числителе — после /0°С, 16 ч; 520°С, 5 ч; в знаменателе—после 1050 °С, 40 мин; — 70 СС, 16 ц; 520 °С, 5 ч.
нита на работу зарождения трещины. Однако имеет место значительная разница в строении «прямого» излома образцов разных типов: для образцов с трещиной характерен хрупкий излом практически без видимых следов ветвления трещины, в изломах образцов Менаже разрушение начинается из находящегося под надрезом очага, от которого веерообразно ветвится трещина. Зависимость строения «прямого» излома от жесткости концентратора напряжений можно связать с разной степенью нагрева деформированного объема в образцах Менаже и с усталостной трещиной. Изменение строения «прямого» излома свидетельствует об условности разделения работ зарождения и развития трещины по результатам испытания образцов Менаже и с трещиной.
Холодная пластическая деформация стали ЭП-767 перед старением приводит к увеличению прочности и резкому снижению ударной вязкости, особенно при —196 °С (см. табл. 3). Последующая закалка от 1050°С повышает ударную вязкость, однако эффект наклепа сохраняется в несколько более высоких аь и о»,^ по сравнению, с горячекатаными образцами, прошедшими закалку в одной садке с холоднокатаными.
Уровень (То;2 и ал холоднодеформированной стали ЭМ-767 достигается без наклепа на стали ЭП-695 при удовлетворительных значениях ап, если в стали имее!тя — 15% остаточного аустенита (табл. 4). Для «хрупких» плавок без аустенита вторая закалка от —750°С позволяет повысить а„ при снижении оо-> и аь за счет стабилизации \--фазы по границам зерен и, возможно, растворения охруичивающих фаз. Разница в строении изломов и сочетании, свойств «вязких» и «хрупких» плавок сохраняется и после закал-
