книги из ГПНТБ / Дроздовский Б.А. Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей

Влияние формы и расположения шлаковых включений на работу излома 135

Т а б л и ц а 14

Характеристика групп образцов

отпуск 230°

параллельно наибольшим нормальным напряжениям,-действую­ щим при изгибе образца.

Влияние включений на процесс деформации весьма невелико, так как разрушение каждой шлаковой нити или пленки чере­ дуется с разрушением металла.

Группа № 2 — поперечные образцы из той же плавки, под­ вергались такой же термической обработке, как и образцы группы № 1. Здесь неметаллические включения вытянуты пер­ пендикулярно действию наибольших нормальных напряжений. Поэтому разрушение легко происходит по этим нитевидным вклю­ чениям и задерживается лишь прослойками металла между ни­ ми. Однако сопротивление самих прослоек разрушению в усло­ виях возникшей трещины аналогично сопротивлению металла образцов группы № 1.

Группа № 3 — продольные образцы; по расположению вклю­ чений аналогичны группе № 1. Снижение вязкости в этих образ­ цах по сравнению с образцами группы № 1 получено изменением структуры металла путем закалки с подстуживанием.

близка к структуре образцов двух первых групп.

Расположение шлаковых включений и пустот в этих образ­ цах беспорядочное (как обычно в литой стали). Поэтому направ­ ление части включений может совпадать с направлением наи­ больших нормальных напряжений, часть же включений может быть перпендикулярна последнему или находиться под различ­ ным,и углами к нему.

136 Оценка чувствительности к трещинам по величине работы излома

Поэтому по степени воздействия на процесс деформации и разрушения шлаки и пустоты в литых образцах занимают про­ межуточное положение между таковыми в продольных и в попе­ речных образцах.

Рис. 72. Диаграмма изгиба образцов Менаже различных групп

(см. табл. 14)

Как видно из рис. 72, конечная работа излома имеет доста­ точно большую величину лишь для продольных нормально тер­ мически обработанных образцов Менаже. Значение же A J для поперечных и литых образцов Менаже настолько малы, что раз­ личие между группами № 2 и 4 может объясняться недостаточно

Рис. 73. Диаграмма изгиба образцов сечением 4 X 5 мм различ­ ных групп (см. табл. 14)

точной работой механизма пресса Гагарина и погрешностью при планиметрировании.

Разрушение малых образцов (рис. 73) протекает значитель­ но более плавно, работа излома занимает относительно большую площадь и поэтому ее определение надежнее, чем при испыта­ нии образцов Менаже.

Наиболее ровные значения работы излома в пределах образ­ цов одной группы наблюдались для группы № 1, вслед за ними

Признание менее легированной стали равноценным замени­ телем обычно основывается на том, что ее ударная вязкость близка к ударной вязкости заменяемой более легированной стали. В то же время, если от стали требуется способность ра­ ботать при наличии или при возможности образования трещин, то такой заменитель может оказаться малонадежным и склон­ ным к хрупкому разрушению.

Нередко подобные низколегированные заменители имеют более кристаллический излом, чем заменяемые высоколегиро­ ванные стали.

Приведенный пример испытания при статическом изгибе стали Б, закаленной с подстуживанием, показывает, что конеч­ ная работа излома более чувствительно реагирует на изменение степени закаленности стали, подвергнутой низкому отпуску, чем ударная вязкость.

4. СОПОСТАВЛЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ И КОНЕЧНОЙ РАБОТЫ ИЗЛОМА СТАЛИ РАЗЛИЧНОЙ ЛЕГИРОВАННОСТИ

Влияние легированности на свойства стали при обычной закалке

Такое сопоставление было проведено для описанных выше сталей А и Б и еще для четырех сталей различной легирован­ ности.

Термической обработке (закалке и низкому отпуску по опти­ мальному режиму) подвергались образцы Менаже с готовым надрезом.

Ударное испытание проводилось только на образцах Менаже, а статическое — только на малых образцах, изготовленных стро­ ганием и шлифовкой из образцов Менаже.

Средние величины А"м и а н по каждой стали, в сопоставле­ нии с ее химическим составом, даны в табл. 17.

Данные для продольных катаных образцов в этой таблице расположены в порядке уменьшения легирующих добавок (глав­ ным образом, уменьшения молибдена, никеля и замены послед­ него менее эффективным легирующим элементом — медью), на­ чиная с наиболее легированной стали Б и кончая наименее ле­ гированной сталью Е.

Литая сталь А по степени легированности равноценна ката­ ной стали Б.

Уменьшение вязкости при переходе от одной марки стали к другой в пределах катаного материала видно по обоим пока­ зателям (ан и Ам"). Однако резкость изменения величин совер-

При этом работа деформации образца с надрезом радиусом 1 мм уменьшается в значительно меньшей степени, чем работа деформации образца с трещиной (работа излома). Поэтому, не­ смотря на относительно небольшие изменения ударной вязкости, работа излома может претерпеть существенные изменения. Если же действуют совместно оба фактора, изменяющие вязкость

меньшая ударная вязкость. Это видно из сопоставления А м и а для сталей А и Е (см. табл. 17).

Влияние легированности на свойства стали при изменении режима охлаждения в процессе закалки [11]

Способность стали приобретать структуру гомогенного мар­ тенсита зависит, как известно, не только от ее легированности, но и от условий охлаждения при закалке. При недостаточно ин­ тенсивном охлаждении в процессе закалки образуется избыточ­ ный феррит, резко снижающий вязкость стали.

Недостаточно интенсивная закалка может происходить либо при увеличении сечения детали по сравнению с образцом, на ко­ тором проводилось исследование свойств, либо при закалке де­ талей большими партиями без соответствующих приспособ­ лений.

Однако уменьшение твердости после закалки наступает только лишь при очень значительном нарушении режима охлаж­ дения. При выделении феррита в небольших количествах, остав­ шийся аустенит обогащается углеродом и его твердость повы­ шается. Измерениями не улавливается дифференциальная твер­ дость отдельных элементов, а определяется интегральная вели­ чина. На вязкость же неоднородность структуры может оказать существенное влияние.

Различная степень неоднородности структуры при закалке может быть в лабораторных условиях воспроизведена закалкой готовых ударных образцов с различным периодом задержки до полного охлаждения.

Подобный метод был применен по отношению к четырем сталям из числа приведенных в табл. 17, причем параллельно определялись ударная вязкость и работа излома на малых образцах.

Образцы Менаже, нагретые до 900°, вынимали из печи, раз­ личное время выдерживали на воздухе, затем охлаждали в воде и подвергали отпуску при 220—230°.