Оценка качества стали но излому - Шахназаров Ю.В.
Скачать (прямая ссылка):
Существенные различия в ходе кривых Л НВ и Т5<ъ Т95, Т2, % II свидетельствуют о том, что принятая оценка степени прокаливаемое™ по твердости закаленных торцовых проб не является представительной с точки зрения сопротивления хрупкому разрушению высокоотпущенных сталей.
СТРОЕНИЕ ИЗЛОМА И СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗРУШЕНИЮ
ПРИ КОСОМ НАДРЕЗЕ1
При гибовых испытаниях линию надреза располагают, как правило, в плоскости действия максимальных растягивающих, напряжений. Это создаст наиболее жесткие условия испытания. Однако на практике взаимная ориентация линии концентратора напряжений и плоскости действия разрушающего усилия может быть иной. Это изменяет условия пагружепия, оказывая влияние на работу разрушения и строение излома.
Исследовано влияние угла (а) между линией концентратора напряжений и поперечной осью образца на работу ударного изгиба (А) стали 38ХМ, термически обработанной на твердость
—го, зо и 50 ьтс.
Исследование проводили на образцах Менаже (радиус надреза р=1 мм), с острым надрезом (р = 0,25 мм) и с усталостной трещиной (р^О мм), глубина концентратора напряжений во всех случаях 2 мм, сечение нетто 8x8мм. Строение излома оценивали по проекции (е) максимальной ширины боковых скосов («губ среза») на плоскость, перпендикулярную продольной оси образца. Испытания на* статический и динамический изгиб проводили пр . 20 °С, образцы с твердостью —20 и 30 НЯС испытывали также в полухрупкой области при —25 и —60 °С соответственно.
На рис. 10 приведены зависимости А и е от а.
Разрушение при 20 °С образцов с твердостью 20 и 30 #/?С происходит вязко, поэтому для образцов с радиусом надреза р^0 мм и р—? мм характерны близкие значения А. При полухрупком разрушении более мягкому^ надрезу соответствуют повышенные значения А " .
Увеличение а выше 10° приводит к росту Д в том числе при полухрупком разрушении. При а=10° на образцах р=1 и 0,25 мм, обработанных на твердость 20 и 30#/?С, наблюдается минимум А Можно предположить, что этот минимум связан с облегчением возникновения очага разрушения под надрезом. Об этом свидетельствует изменение, строения излома непосредственно под над-
1 Исследование выполнено совместно с А. Б. Рыбаковым, М. А. Крамаровым, С. II. Виноградовым.
22
резом. Па образцах с острым надрезом полностью исчезает, на образцах Меиаже значительно деформируется характерный для излома нормальных образцов «козырек» (см. рис: \,д), «Козырек» представляет собой полоску металла, прилежащую к дну надреза, поверхность разрушения которого ориентирована под углом 120° к плоскости излома.
Предложенное объяснение минимума Л при а=Ю° подтверждается косвенно его отсутствием па образцах с трещиной и образцах всех типов с твердостью ^50 ИКС, у которых возникновение
Рис. 10. Влияние угла между линией надреза и поперечной осью образца на работу ударного изгиба (Л) и ширину боковых скосов (е)
стали 38ХМ:
а —радиус дна надреза 1 мм; 6 — 2 мм: я —0 мм (трищшз); / —
твердость 20 НкС> 2 — 30 ///?С, 3 — 50 ИКС
очага разрушения значительно облегчено по сравнению с более энергоемкими образцами.
Подтверждением предложенному объяснению является снижение А при статическом изгибе для а^Ю и 20°. Причем, снижению полной раб9ты разрушения А соответствует снижение работы зарождения трещины; снижения работы развития трещины не наблюдается. *
Ширина боковых скосов у образцов р=±1 и 0,25 мм с твердостью 20 и 30 Л7?С, испытанных при 20°С, практически не отличается и не зависит от угла надреза. Таким образом, при вязком разрушении ход кривых е не соответствует ходу кривых А на об-
23
раздал р— 1 и 0,25 мм. При полухрупком разрушении роет А сопровождается увеличением я, т, е. к характеризует сопротивление разрушению. Это справедливо и для образцов р — 0 мм с твердостью 30 НЯС. Причем, в этом случае е имеет максимальные значения ^реди всех исследованных типов образцов и уровней твердости. Более энергоемкому разрушению образцов р=0 мм с твердостью 20 НЯС отвечают меньшие значения е, чем у менее вязких образцов с твердостью 30 #/?С. Таким образом, оценка излома по ширине боковых скосов возможна только при полухрупком разрушении. 1
При статическом изгибе образцов р = 1 мм максимальные значения Р у наиболее твердых образцов; по мере уменьшения р их Р резко снижается. Рост а приводит к увеличению Р у всех типов образцов, кроме образцов р= 1 мм с твердостью —50 ///?С. У этих образцов при а = 45° разрушение начинается не по линии надреза, а в месте пересечения боковой грани линией надреза. Вся поверхность излома в этом случае перпендикулярна продольной оси образца. Аналогичный характер имеет разрушение образцов р=1мм с твердостью —50 НЯС при динамическом изгибе. Поскольку при 1»=0,25 мм это явление не наблюдается, не удалось дать удовлетворительное объяснение формированию такого полиостью «прямого» излома при косом концентраторе. Таким образом, у наиболее хрупких образцов линия концентратора напряжений в ряде случаев не формирует продвижения магистральной трещины разрушения.
При статическом и динамическом изгибе по мере продвижения фронт магистральной трещины разворачивается и выходит на противоположную надрезу грань, как и у обычных образцов, перпендикулярно продольной оси образца. Пока фронт трещины разворачивается, излом имеет складчатый характер. «Складки» рельефно выделяются на наиболее хрупких образцах с высокой твердостью.
