Оценка качества стали но излому - Шахназаров Ю.В.
Скачать (прямая ссылка):
Образование «складок», которые имеют место и в изломах разрушаемых деталей, вероятно, связано с несовпадением плоскости действия разрушающей нагрузки и фронта магистральной трещины разрушения. Отличие между образцами и деталями заключается в том, что в последних складки могут не примыкать к очагу разрушения, они находятся часто з местах, где магистральная трещина изменяет направление движения, образуя, например, ступеньку в изломе.
»
Ступенька в изломах образцов характерна для средних значений Л, у очень хрупких (Л<20 Дж) и очень вязких (Л>80 Дж) она не образуется. Образование ступеньки характерно для образцов с нормальным (а=0) и косым надрезом. Это естественно, так как у последних магистральная трещина, разворачиваясь по мере продвижения,' проходит завершающий этап разрушения, как и в образцах с нормальным надрезом.
24
НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИКРОСТРОЕНИЯ ИЗЛОМОВ СТАЛЕЙ
РАЗНЫХ СТРУКТУРНЫХ КЛАССОВ
Основным в проблеме разрушения является вопрос о степени ответственности второй фазы за распространение трещины. Поскольку в подавляющем большинстве исследовании в той или иной степени механические свойства связываются с типом и распределением второй дисперсной фазы, возникает несоответствие между моделями разрушений и экспериментальными данными. Достаточно отметить, что один из пионеров фрактографического метода исследований Т. Крюссар. считая, что чашечный излом определяется включениями, приводит фотографию, где на ~60 чашек имеются три включения.
Электрошюфрактографическим методом исследованы и сопоставлены1 изломы термоулучшенных, мартенентных, вторичнотвер-деющих штамповых и мартенситостареющих сталей.
На основании сопоставления микростроения изломов исследуемых сталей, различающихся природой и размерами матрицы и второй избыточной фазы, установлено следующее.
1. Однотипность элементов микростроения изломов исследованных сталей, различающихся природой и размерами второй фазы. Значительной разнице з микроэлементах структуры исследованных сталей соответствуют однотипные микроэлементы излома, кроме случаев, когда последний в улучшаемых и низкоотпущен-ных сталях формируется межфазной границей, выявляемой по экстрагированной второй фазе или ее следу. Высокая дисперсность (вплоть до отсутствия истинного выделения) второй фазы в мартенситостареющих сталях не позволяет выявить ее при обычных для электроннофрактографических исследований увеличениях, однако, не противоречит сказанному, так как при понижении вязкости, когда роль второй фазы в формировании излома, особенно крупных выделений, резко уменьшается, исследуемые стали имеют однотипное строение микроэлементов разрушения.
2. Соответствие микромеханизма разрушения прилежащих микрообъемов или структурных составляющих, следующее из совместности разрушения. Это следует наиболее рельефно из рассмотрения микрофрактограгузм двухфазных (мартенсит и аустенпт) мартенситостареющих сталей. Участки мартенсита разрушаются хрупко, но в объемах, удаленных от участков аустенита. Вблизи последних формирование поверхности разрушения проходит по более вязкому механизму. Это иллюстрируется промежуточной по пластичности зоной, находящейся между вязкой и хрупкой зонами. Такое взаимовлияние прилежащих объемов можно представить следующим образом: пластическая деформация, сопутствующая разрушению вязкой составляющей, понижает скорость подхода
9 трещины, позволяя на хрупком участке реализовать более вязкий
1 Исследования выполнены совместно с II. И. Воробьенок,
25
механизм разрушения. Из совместности разрушения следует соответствие микромехаиизма разрушения прилежащих структурных составляющих. Это справедливо и для полухрупких изломов термически улучшаемых сталей, где в соседних.микрообъемах реализуется постепенный переход от развитой пластической деформации (чашечное разрушение) к квазиотрыву. Исключение * составляют литые стали с высокой концентрационной и структурной неоднородностью: для них характерно резкое изменение"микромеханизма разрушения в прилежащих микрообъемах.
3. Одинаковое микро- и макростроение изломов при равном со-противлении развитию трещины вне зависимости от структурных особенностей. Это следует из сопоставления микрофрактограмм среднеуглеродистых высокоотпу щепных равнопрочных сталей, критическую температуру хрупкости которых снижали усложнением схемы легирования. Фрактографическое исследование не вы: явило разницы в строении изломов различнолегированных сталей, в том числе с мартенситной н бейиитной прокаливаемостыо. Это согласуется с независимостью макростроения излома от состава и прокаливаемостп равнопрочных улучшаемых сталей при равном сопротивлении развитию трещины.
4. Разница в размерах выделений второй фазы — на микроэлементах различной пластичности. Это следует из электрошюфрак-гографпческого анализа конструкционных улучшенных и штамно-вых сталей: росту вязкости соответствует увеличение доли чашеч-ного разрушения, причем в дне крупных чашек имеются включения карбидов. Таким образом, разрушение по межфазной границе происходит в микрообъемах, где сильно развита пластическая деформация. В охруиченном состоянии при разрушении сколом вторая фаза в изломе не обнаруживается, а отдельные следы мелких выделений на фасетках квазиотрыва не соответствуют размерам и распределению карбидов. Разница в размерах второй фазы на микроэлементах различной пластичности позволяет предположить, что крупное выделение формирует относительно вязкий излом, мелкие выделения — относительно хрупкий; хрупкое разрушение, вероятно, определяется предвиделсниями. Это подтверждается тем. что независимо от энергоемкости разрушения и количества включений магистральная трещина проходит по зонам, обогащенным «вредными» элементами. В подтверждение можно привести данные по формированию' поверхности разрушения сегрегацией фосфора, графита, по растворению второй упрочняющей фазы в матрице при пластической деформации. Таким образом, экспериментальные данные по строению излома находятся в противоречии с общепринятой моделью разрушения, связывающей этот процесс с пиками напряжений на границе раздела фаз.
