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

216 Влияние трещин на сопротивление разрушению и вязкость

Для выяснения возможного влияния частоты нагружения было проведено ударное испытание образцов с трещиной, полу­ ченной повторным ударным нагружением с частотой 150 циклов в минуту и на вибраторе с частотой 900 циклов/мин. Результаты испытаний (табл. 34) оказались практически одинаковыми как для среднепрочной (отпуск 520°), так и для высокопрочной (отпуск 225°) стали 30ХГСНА.

На образцах сечением 5 x 6 мм

В ряде случаев образцы с таким же сечением, как у образца Менаже, не могут быть изготовлены из-за малых размеров де­ талей, подлежащих испытанию. Поэтому наряду с основным

Рис. 129. Сопоставление результатов испытаний больших (рис. 128, а) и малых (рис. 128, б) образцов с трещинами:

заштрихованные — образцы сечением нетто: 5X4 мм-, нештрихованные — об­ разцы сечением нетто 10X8 мм

образцом (рис. 128, а) был предложен образец меньшего сече­

жесткость системы, введя пружины, компенсирующие уменьше­

Рекомендуемый способ получения трещин на резонансном вибраторе 217

Т а б л и ц а 35

Сравнительные испытания больших и малых образцов, надрезанных трещиной 1

Рекомендуемый способ получения трещин на резонансном вибраторе. 219

Из рис. 129 видно, что образцы обоих типов располагают материалы в одинаковые ряды и дают близкие значения даже по абсолютной величине, атр для высокой твердости и изотер­ мической закалки. Некоторое расхождение абсолютных вели­

ших образцов была связана с недостаточным припуском под шлифовку боковых граней образца после термической обработ­ ки и, как следствие этого, с их некоторым обезуглероживанием. Малые образцы, изготовленные шлифовкой из больших, естест­ венно этого обезуглероживания не имели.

Вообще возможному обезуглероживанию поверхности образ­ цов с трещинами необходимо уделять значительно большее вни­ мание, чем для обычных ударных образцов, так как у первых

обезуглероживание боковых граней значительно сильнее влияет на работу разрушения, чем у вторых.

Поэтому при изготовлении образцов с трещинами необходи­ мо следующее.

1.При закалке в интервале до 900° и выдержке до 30 мин. обеспечивать припуск не менее 0,3 мм с каждой боковой грани.

2.При нагреве выше 900° или длительных выдержках уве­ личивать припуск, соблюдая условие отсутствия понижения твердости на поверхности в чистовом образце.

3.Следить за тем, чтобы оставленный для шлифовки при­ пуск снимался с обеих боковых граней на одну и ту же глубину.

ГЛАВА V

ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВОЛОКНА И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА

ПРИ ИЗГИБЕ ОБРАЗЦОВ

СЗАРАНЕЕ ПОЛУЧЕННОЙ ТРЕЩИНОЙ

1.ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВОЛОКНА В ОБРАЗЦЕ

Выше было показано, что чувствительность (точнее «не­ чувствительность») к трещинам, определяемая работой излома, изменяется при переходе от продольных к поперечным образ­ цам примерно в той же степени, как и ударная вязкость в слу­ чае волокнистого излома при разрушении. Этот вывод был про­ верен и на образцах с заранее полученной трещиной. В этих опытах были испытаны также поперечные образцы материа­ лов, обладающих высокой чувствительностью к трещинам.

Образцы изготовлялись вдоль и поперек направления про­ катки из катаных заготовок диаметром 70 мм стали ЗОХГСА, плавки XX, стали 37XH3A (см. табл. 26) и стали 30ХГСНА.

Термическая обработка проводилась в заготовках. Образ­ цы А с надрезом R = 1 мм (см. рис. 101) и образцы В е трещи­ ной (ом. рис. 91) испытывались при статическом изгибе с опре­ делением свойств по схеме рис. 59. Кроме того, определялись стандартные свойства на образцах типа Гагарина и Менаже.

При переходе от продольных к поперечным образцам ста­ ли ЗОХГСА, отпущенной после закалки при 510° (группа № 1, табл. 36 и рис. 130), понижение пластичности, вязкости и со­ противления разрушению улавливается примерно в одинаковой степени как при стандартных испытаниях и при испытании образцов А с надрезом радиусом 1 мм, так и при испытании образцов с трещиной. Однако при изменении режима термичес­ кой обработки такой параллелизм может существенно нару­

пы № 1, в то время как работа и сопротивление разрушению при наличии трещины продольных образцов группы № 2 не­ сколько ниже, чем поперечных группы № 1.

Рис. 130. Сопоставление ударной вязкости ии и полной работы де­ формации ап при статическом из­ гибе образцов типа В на продоль­ ных и поперечных образцах:

ЗОХГСНА, закалка, отпуск 230°, V — ЗОХГСНА, изотермическая закалка при

230°, отпуск 230°, #С = 47

Таким образом, при близких пределах прочности и пла­ стичности сталь с меньшей ударной вязкостью может обла­ дать существенно большим сопротивлением статическому из­ гибу при наличии трещины.

Повышенная чувствительность к трещинам образцов груп­ пы № 2 сопровождается кристаллическим строением их изло­ ма, тогда как изломы образцов после закалки и отпуска 510° имеют в основном волокнистое строение (рис. 131).

Различие между продольными и поперечными образцами по ударной вязкости для группы № 2 больше, чем для группы № 1. В первом случае ударная вязкость поперечных образцов

224 Влияние направления волокна и термической обработки

группы № 5, чем для группы № 4, хотя ударная вязкость обе­ их групп на образцах Менаже практически одинакова.

Таким образом, малочувствительные к трещинам материа­ лы (группы № 1 и 3 табл. 36) имеют близкую анизотропию как по пластичности при растяжении гладких образцов и ударной вязкости на образцах Менаже, так и по испытанию образцов

с надрезом Менаже обладают большей анизотропией, чем ма­ лочувствительные, тогда как на образцах с трещиной у мате­ риалов, высокочувствительных к трещине, анизотропия прак­ тически отсутствует. Видимо, благодаря малой пластичности основного металла при резкой локализации деформации (на­ личии трещин) в чувствительных к трещине материалах раз­ рушение распространяется не избирательно по шлаковым ни­ тям, имеющимся в поперечных образцах (как у малочувстви­ тельных металлов), а по кратчайшему расстоянию через зерна металла, так как эти последние оказывают при повышенной хрупкости весьма малое сопротивление разрушению. Для гладкого же образца и плавного надреза Менаже шлаковые прослойки в поперечных образцах играют роль мельчайших трещин — локализаторов деформации

2. ВЛИЯНИЕ ОТПУСКА ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ТРЕЩИНАМ

изгибе образцов В может значительно колебаться при переходе от плавки к плавке. В данном случае пониженная чувствитель­ ность к трещине (группа № 2) совпадает с меньшим содержани­ ем углерода (0,28% С) и меньшим пределом прочности, хотя по величине ударной вязкости различие между группами № 2 и 3 практически отсутствует. Более подробные данные по колебани­ ям чувствительности к трещинам от плавки к плавке будут при­ ведены ниже.

При высоком отпуске (510°) эти плавки по чувствительности к трещинам одинаковы, несмотря на некоторое различие по удар­ ной вязкости.

Как указывалось выше, переход от отпуска при 200° к от­ пуску при 510° увеличивает величину а„ (от 5,7 до 7,8 раза) и

а м а к с (от 1,34 до 1,72 раза).

При ударном испытании тех же образцов различие в величине работы деформации а тр между низким и высоким отпуском мень­ ше (в 2,6 раза), чем при статическом. Ударное испытание широ­