книги из ГПНТБ / Дроздовский Б.А. Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей
.pdf142 Оценка чувствительности к трещинам по величине работы излома
Для приближенного определения температуры, до которой был подстужен образец, была построена кривая (рис. 74).
Наличие небольших участков феррита (рис. 75), появляю щихся ори подстуживании в течение 50 сек., резко снижает ударную вязкость (рис. 76).
| 800 |
— |
5
600
Е иоо %
S '
S:
200 Г ---- |
1-------- |
1.- L-
оso m -ко гоо оно гео его ха
Вренв охлаждения, сек.
Рис. 74. Кривая изменения температуры образца во време ни при охлаждении на воздухе
Дальнейшее увеличение времени подстуживания ведет к увеличению количества феррита и к дальнейшему падению а а При увеличении времени подстуживания до 100 сек. твердость остается неизменной.
Из кривых рис. 76, б для наиболее легированной стали Б и рис. 76, в для наименее легированной стали Е видно, что с уменьшением лепированности возрастает резкость падения ударной вязкости при увеличении времени подстуживания.
Вид излома по степени волокнистости оказывается еще более чувствительным к подЬтуживанию, чем ударная вязкость.
Так, из рис. 76, а и б видно, что при переходе от закалки без подстуживания к закалке с подстуживанием в течение 40 сек. ударная вязкость несколько повышается. Вязкость же излома в этом интервале, напротив, несколько ухудшается.
Из рис. 77 видно, что подобным же образом изменяется и ра бота излома малых образцов.
Выберем некоторое условное время подстуживания 50 сек. Обозначим: R Co\ а но и Д"0 — твердость, ударная вязкость и ко
нечная работа излома образцов,
закаленных |
без |
подстуживания; |
ЯС501 ан50: ^ м 50~твердость, |
ударная вязкость и |
|
конечная работа излома образцов, |
||
закаленных |
с |
подстуживанием |
50 сек.; |
|
|
0. и |
|
|
|
Не |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SU |
|
* * м — |
|
% |
№ Нв -WcJ |
О. |
||
л w -----0>г |
L |
|
ж |
мин |
||
* |
|
V |
л |
& \ |
|
а* |
|
т |
|
||||
6 |
я |
Л |
< |
|
100. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
'? |
„ |
1 |
|
|
О 40 во |
ПО 160 200 240 |
|
О |
№0 |
200 240 |
|||
|
40 SO ПО |
!р;мя яоНапужибания. сен. |
||||
|
времяподсгпунщбатиг. ев* |
|
6 |
Рис. 76. Изменение ударной вязкости стали в зависимости от температуры подстуживания:
а — плавка Г; б — плавка Б; в — плавка Е
время подстушиЬания, сен
Рис. 77. Изменение конечной работы излома А м плавки Г в зависимости от времени подстуживания
Время подстржибания, сен.
Работа излома стали различной легированности |
145 |
— — степень закалочной хрупкости по
°50
ударной вязкости при лодстуживании 50 сек.;
Л"м° — степень закалочной хрупкости по
ЛМ50
работе излома при подстуживании
50сек.
Втабл. 18 дано сопоставление минимальных и максимальных
значений ан0 и aHso |
для исследованных сталей, а в табл |
19 — |
||||||||
д ля Л ;0 |
и л ; 60. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 18 |
||
Сопоставление сталей по ударной работе образцов, закаленных |
без |
|
||||||||
|
подстуживания и при подстуживании 50 сек. |
|
|
|
||||||
|
а |
но, |
к г м 'с м 2 |
|
|
а _л к г м 'с м 2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
н50, |
|
|
|
|
Сталь |
|
|
|
|
н в |
|
|
|
|
нв |
|
от |
ДО |
среднее |
|
от |
ДО |
среднее |
|
|
|
Б |
12,8 |
14,2 |
13,6 |
415 |
13,1 |
14.5 |
13,8 |
|
415 |
|
Г |
11,2 |
11,3 |
11.25 |
461 |
8,6 |
9,5 |
9,1 |
|
461 |
|
д |
8,6 |
10,3 |
9,3 |
474 |
— |
Нет д ан н ы х |
| |
460 |
||
Е |
8,0 |
8,5 |
8,25 |
474 |
|
5,0* |
* Получено интерполяцией, подстуживание не производилось.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 19 |
|
Сопоставление сталей по работе излома образцов, закаленных без |
||||||||||
|
подстуживания и при подстуживании 50 сек. |
|
||||||||
|
|
л мо' к г с м |
|
|
|
Лм 50’ к г с м |
|
|||
Сталь |
|
|
|
R n |
|
|
|
|
|
^С о |
|
|
|
С о |
|
|
|
|
|
||
|
ОТ |
ДО |
среднее |
|
ОТ |
|
ДО |
среднее |
|
|
Б |
20,90 |
21,89 |
21,5 |
44,5 |
17,8 |
22,22 |
19,45 |
44,5 |
||
Г |
13,30 |
14,82 |
14,10 |
44,0 |
4,04 |
8 |
64 |
6,98 |
44,5 |
|
д |
5,00 |
8,36 |
7,22 |
47,0 |
0,40 |
2 26 |
1,39 |
47,0 |
||
Е |
2,74 |
5,28 |
4,16 |
47,5 |
0,20 |
0,60 |
0,44 |
47,5 |
||
Из |
табл. 20 |
следует, что |
определение |
|
склонности |
стали |
||||
к охрупчиванию при |
подстуживании |
по |
работе |
излома |
значи- |
10 Зак. 1780
146 Оценка чувствительности к трещинам по величине работы излома
|
|
Т а б л и ц а 20 |
тельно |
более |
чувствительно, |
|
Сопоставление степени закалочной |
чем по ударной вязкости. Так, |
|||||
хрупкости по ударной работе и |
для стали Б закалочная хруп |
|||||
|
по работе излома |
кость по ударной вязкости при |
||||
|
Степень закалочной |
подстуживании |
в |
течение |
||
|
хрупкости |
50 сек. вообще не улавливает |
||||
Сталь |
по ударной |
по работе |
ся, наблюдается |
даже |
некото |
|
|
рое повышение а„, тогда как по |
|||||
|
вязкости |
излома |
||||
|
|
|
работе |
излома |
уже |
заметно |
Б |
0,98 |
1,10 |
снижение. Для наименее леги |
|||
рованной стали |
степень зака |
|||||
Г |
1,22 |
2.02 |
лочной хрупкости по |
ударной |
||
д |
— |
5.20 |
||||
Е |
1,65 |
9,45 |
вязкости |
равна |
1,65, а по ра |
боте излома — 9,45.
5. ИЗМЕНЕНИЕ РАБОТЫ ИЗЛОМА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ
Испытание конструкционной стали средней легированности
Статическим и ударным изгибом испытывались продольные катаные образцы Менаже из стали 80ХГСА и 20ХГСНА соста ва, приведенного в табл. 21.
Т а б л и ц а 21
|
Условное |
|
|
Содержание элементов, % |
|
Сечение |
||||
Марка стали |
|
|
|
|
|
|
|
катаной |
||
обозначе |
|
|
|
|
|
|
|
заготовки |
||
|
ние |
С |
Si |
Мп |
S |
Р |
Сг |
Ni |
для образ |
|
|
|
цов, |
мм |
|||||||
ЗОХГСА |
ХС |
0,33 |
1,02 |
0,59 |
0,019 |
0,013 |
1,44 |
0,35 |
0 |
35 |
20ХГСНА ■ |
25 |
0,2 0 |
1,30 |
1,05 |
0,021 |
0,045 |
1,01 |
1,00 |
40X170 |
Сталь ХС при отпуске ниже 425° имеет кристаллический из лом как при ударном, так и при статическом испытаниях.
Измеряемые величины работы излома в этом интервале рав ны нулю (рис. 78).
Появление волокнистого излома при температуре отпуска 500° сопровождается увеличением работы излома. В дальней шем излом остается волокнистым, цвет его темнеет. Работа изло ма при повышении температуры отпуска растет. Изменение во локнистости излома при 500° не отражается величиной А И, кото рая во всем интервале отпуска 200—500° практически не ме няется.
«гм «гм
Температура отпуска °С
Рис. 78. Влияние температуры отпуска на конечную работу излома и полную работу деформации при статическом и ударном из гибе. Сталь ХС, закалка с 930°в масле
кгн
Дм к?м
Дм Д«
Температура отпуска. °с
Рис. 79. Влияние температуры отпус ка после закалки на конечную рабо
ту излома А м и полную работу де
формации |
при статическом |
Л 51 |
и |
ударном |
А н изгибах, сталь |
25. |
за |
калка с 930° в масле |
|
|
Работа излома в зависимости от отпуска после закалки |
149 |
при статическом, так и при ударном испытаниях почти сплошь кристаллические (рис. 80). При отпуске 500° изломы при удар ном, и особенно при статическом испытании имеют значитель ную волокнистость.
Таким образом, повышение температуры отпуска от 500 до 600° увеличивает работу удара и одновременно увеличивает кристалличность излома и резко уменьшает работу излома.
Рис. 81. Диаграммы статического изгиба образцов Менаже из стали 25, отпущенных после закалки при различных температурах
Природа этого второго интервала хрупкости не ясна. Воз можно, что здесь имеется явление, аналогичное отпускной хруп кости при медленном охлаждении. При исследовании стали, аналогичной стали 25, но с добавкой молибдена, выявить этот интервал хрупкости не удалось, хотя благотворное влияние мо либдена на отпускную хрупкость общеизвестно.
Испытание коррозионноустойчивой стали 12Х5МА
В связи с имевшими место хрупкими разрушениями сварных емкостей, подвергавшихся внутреннему давлению, для оценки работы излома листовой стали 12Х5МА, толщиной 2,5 мм были испытаны узкие образцы сечением нетто 2,5 X 5 мм.
В табл. 22 приведены составы плавок, из которых изготов лялись образцы. Плавка С была испытана на образцах с тре угольным надрезом под углом 60°, плавки А и Б — на образцах с надрезом, имеющим параллельные стороны. Глубина надреза 2 мм, а радиус основания в обоих случаях 0,5 мм. Работа излома
Гемпературо |
от пуска , °С |
|
||
Рис. 82. |
Влияние |
температуры от |
||
пуска на предел прочности |
и уд |
|||
линение |
ft плоских |
образцов толщи |
||
ной 2,5 мм. |
Сталь |
12Х5МА, плавка |
||
|
А. |
Закалка с 900° |
|
Температура отпуска, С°
Рис. 83. Влияние температуры от пуска на предел прочности и удли нение плоских образцов толщиной 2,5 мм. Сталь 12Х5МА, плавка Б. За калка с 900°
Работа излома в зависимости от отпуска после закалки |
151 |
определялась ; по схеме рис. 59. При отпуске в интервале 200—560° для плавки А (рис. 82) и 200—570° для плавки Б (рис. 83) относительное удлинение с повышением температуры отпуска растет весьма незначительно и только при более высо ких температурах рост становится более интенсивным.
Ударная вязкость (определенная на таких же образцах, ка кие испытывались при статическом изгибе), мало меняется при отпуске с температурами от 200 до 560° (рйс. 84), в то время как величина работы излома имеет отчетливый максимум при 200° и доходит до нулевых значений при отпуске в интервале
480—525°.
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 22 |
||
|
Химический состав (%) |
трех плавок листовой стали 12Х5МА |
|
||||||
|
|
|
толщиной 2,5 |
мм |
|
|
|
|
|
Номер |
Условное |
С |
Si |
Мп |
S |
Р |
Сг |
Ni |
Мо |
плавки |
клеймо |
||||||||
плавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8021 |
с |
0,10 |
0,24 |
0,37 |
0,010 |
0,021 |
4,84 |
0,24 |
0,59 |
5489 |
А |
0,09 |
0,20 |
0,28 |
0,012 |
0,012 |
5,10 |
0,10 |
0,60 |
6492 |
Б |
0,15 |
0,40 |
0,28 |
0,019 |
0,015 |
5,18 |
0,13 |
0,53 |