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

Сопоставление образцов с трещинами, полученными разными способами 189

трещина имела несколько искривленный фронт и была несколь­ ко больше ширины образца. В случае закалки с последующим отпуском 510° как трещина циклической перегрузки, так и трещина однократного нагружения и закрытый надрез показы­ вают близкие величины разрушающего напряжения.

Из всех изученных видов трещины наибольшее аМакс при низком отпуске получено для закрытого надреза. Это, видимо, связано с тем, что закрытый надрез имеет значительно больший радиус основания (0,06—0,1 мм) по сравнению с трещинами, полученными циклической нагрузкой, хотя направление трещин в обоих случаях было перпендикулярным опорной и боковым граням.

Данные табл. 28, а также сопоставление результатов испы­ тания образцов с трещиной, полученной до и после термической обработки образцов, показывают, что снижение разрушающего напряжения при изгибе от наличия трещины связано не с какойлибо спецификой трещин циклической перегрузки, т. е. не с вли­ янием зоны предразрушения', а с геометрической формой над­ реза (в данном случае трещина), его малым радиусом основания и особенно крайне малым углом раскрытия.

Обычно применяемые надрезы малого радиуса, получаемые механической обработкой, имеют угол раскрытия 60°. Для этой формы надреза были проверены различные радиусы основания и некоторые исследователи [91, 156] пришли к выводу, что из­ менение радиуса основания надреза оказывает влияние на свойства только при уменьшении его до 0,3 мм. Дальнейшее увеличение остроты надреза существенного значения, по их мнению, не имеет. По всей вероятности это справедливо толь­ ко для данного угла раскрытия надреза, так как известно, что угол также влияет на концентрацию напряжений в надрезе дан­ ного радиуса и особенно при малых радиусах [18].

Высказанные соображения в известной мере подтвержда­ ются результатами испытаний образцов первых трех групп

(табл. 28).

Действительно, уменьшение радиуса основания надреза от 1 до 0,07 мм (группы № 1 и 3) снизило разрушающее напря­

Ратнер [154], показавший зависимость разрушающего изгибающего напря­ жения образцов с трещинами (при температуре жидкого азота) от числа циклов, при котором была получена трещина. Однако подобная зависимость

образным развитием трещин.

Видимо, при глубине трещины, более некоторой критической, разрушающее напряжение при изгибе образцов с трещинами мало зависит от способа по­ лучения трещины.

190 Влияние трещины на сопротивление разрушению и вязкость

уса имеет угол 60°. В то же время примерно такое же измене­ ние радиуса основания надреза в случае, когда оба надреза имеют параллельные стороны (группы № 1 и 5), привело к снижению сТмакс на 53,5%.

Изготовление надреза строжкой резцом (группа № 4) мо­ жет резко снизить разрушающее напряжение. Причина этого снижения не вполне ясна: здесь могут играть роль как наклеп поверхностного слоя, так и наличие мелких трещин и надры­ вов, образовавшихся при строжке высокопрочной стали. По­ следнее предположение представляется более вероятным, так как трудно ожидать, чтобы наклеп был снят путам подчеканки надреза зубилом (группа № 3). Возможность же закрытия

тания высокопрочных сталей изгибом при остром надрезе от способа его изготовления. В частности, различия результатов испытаний низкоотпущенных сталей на растяжение с перекосом, видимо, в определенной мере объясняются различиями техно­ логии изготовления надреза.

2. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИСПЫТАНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ИЗГИБОМ НА СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ С ТРЕЩИНОЙ

Влияние расстояния между опорами и момента сопротивления образца

Испытанию при различном расстоянии между опорами были подвергнуты образцы В (рис. 91) с трещиной циклической пе­ регрузки, изготовленные из стали ЗОХГСА, и образцы плавки А, отпущенные после закалки при 200°. При изменении рассто­ яния между опорами от 20 до 50 мм разрушающее напряжение практически не меняется.

Для получения данных о влиянии абсолютных размеров об­ разца на разрушающее напряжение, кроме образцов В, (рис. 93) с моментом сопротивления W = 83 мм3, испытывались также об­ разцы с подобными сечениями «нетто» 3 (ширина) X 6 (высота) мм, 6 X 12 мм и 7 X 14 мм с глубиной трещины во всех случаях равной 2 мм и моментами сопротивления соответственно равны­ ми: 18; 144; 228 мм3 при неизменном расстоянии между опорами. Образцы изготовлялись из стали ЗОХГСА (плавка А) и подвер­ гались закалке и отпуску при 200°.

Как видно из рис. 115, при увеличении момента сопротивле­

Влияние геометрических параметров испытания статическим изгибом 191

Сопоставление испытания при поперечном и «чистом изги­ бе» при расстоянии между нагружающими остриями 7 мм и одинаковом (40 мм) расстоянии между опорами показало не­ большое различие в величине разрушающего напряжения при испытании образцов с трещинами из низкоотпущенной стали ЗОХГСНА. В первом случае 0маКс равно 107, а во втором

97,0 кг!мм2.

Рис. П5. Влияние момента сопротивления на разрушающее напряжение образцов подобного сечения нетто с одинаковой глубиной трещины. Сталь ЗОХГСА (плавка А). Закалка и от­ пуск 200°

Влияние формы образца (отношения ширины к высоте) на величину разрушающего напряжения

Эти опыты были проведены на стали ЗОХГСА (плавка Г, табл. 26). Термическая обработка всех образцов состояла в за­ калке с 890° в масле и отпуске 200°. Момент сопротивления со­ хранялся примерно постоянным, менялось лишь отношение ши­ рины сечения к его высоте.