ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вязкость из "Инструментальные стали и их термическая обработка Справочник " Вязким является такой материал, разрушению которого предшествует значительная остаточная (пластическая) деформация в случае различных, иногда, возможно, и, динамических нагрузок (рис. 19). Следовательно, для того, чтобы вызвать разрушение пластичных и вязких материалов, требуется значительная работа пластической деформации. Это положение можно сформулировать еще проще напряжение, вызывающее разрушение пластичных и вязких материалов, больше предела текучести. Вместе с тем разрушение нехрупких материалов может быть также вызвано меньшим, чем предел текучести, напряжением. До разрушения в таких материалах не наблюдается остаточная (пластическая) деформация, распространяющаяся на весь размер образца или рабочей заготовки наблюдается только упругая деформация. Чем вязче материал, тем меньше опасность хрупкого излома. [c.37] Вязкость или хрупкость материала — это не физическое его свойство,, а только лишь его состояние. Внешние факторы (напряженное состояние, температура, скорость нагружения) вместе с определенными внутренними факторами определяют, в каком состоянии (в хрупком или вязком) находится материал. В этом смысле, естественно, очень большую роль играют внутренние факторы. [c.37] Согласно нашим знаниям процесс разрушения имеет две стадии возникновение трещины и ее распространение. В процессе разрушения высокопрочных материалов решающее значение имеет распространение трещины, а при разрушении низкопрочных материалов—ее возникновение. [c.37] В большинстве методов испытания эти две стади невозможно или очень трудно разделить. [c.37] Следовательно, удельная работа разрушения — это работа, поглощенная единичным объемом, пропорциональная площади диаграммы, полученной при испытании на растяжение она может быть определена расчетом или планиметрированием. При разрушении пластичных, вязких материалов площадь диаграммы истинное напряжение — истинное удлинение практически совпадает с удельной работой разрушения, затраченной на создание трещины. До тех пор, пока трещина не возникнет, эта работа может быть отнесена только к единице объема, иначе она была бы произвольной. Удельная работа разрушения в определенных пределах не зависит от способа нагружения, т. е. одно и то же ее значение получается при растяжении, сжатии и малоцикловой усталости. [c.38] Работа остаточной деформации может быть определена испытаниями на изгиб и на кручение как площадь диаграмм, снятых при изгибе и кручении (рис. 20). Работу разрушения при изгибе А обычно выражают в джоулях. Ислытание на изгиб, при котором напряженное состояние более благоприятно, чем при чистом растяжении, весьма пригодно для оценки высокотвердых, ледебуритных и поэтому хрупких инструментальных сталей и материалов. В специальной литературе часто можно встретить случаи использования значений прочности на изгиб для характеристики вязкости ледебуритных сталей. Для оценки вязкости быстрорежущих сталей часто применяют также испытание на кручение, которое может характеризовать прежде всего ожидаемое поведение спирального сверла. Однако этот метод определения намного сложней и дороже испытания на изгиб и растяжение. Работа разрушения, определяемая разными методами, из-за влияния особенностей распределения напряжений и формы образцов не может быть сопоставлена сами по себе эти способы могут быть использованы для сравнительной оценки сталей, их структуры и вязкости. [c.38] Распространение трещины может быть определено по формулам механики разрушения, разработанным Ирвином. С их помощью может быть также определено сопротивление распространению трещины (хрупкому излому), т. е. энергия, необходимая для распространений трещины с единичной поверхностью вязкость разрушения Gio (Дж/см ) определяемый с помощью математической зависимости и значения величины Gi коэффициент критической интенсивности напряжения Ki (Н/мм ). Согласно теории Ирвина и его сотрудников два тела при распространении трещины ведут себя аналогично в том случае, если поля напряжения вокруг устьев трещин в них одинаковы. [c.38] Общей чертой этих зависимостей, относящихся к той или иной геометрической конфигурации, является то, что К всегда представляет собой функцию какого-либо среднего напряжения сг, длины трещины а и какого-то характерного размера образца. Спонтанное распространение трещины при характерном критическом значении К начинается при так называемом Ki , определяемом по напряжению, замеренному в ходе испытаний и по данным размеров образца. Кю считается характеристикой материала, поскольку показывает, при каком критическом значении K—Ki в материале данного состояния при данной температуре и скорости нагружения произойдет разрушение. [c.39] Для определения коэффициента критической интенсивности напряжения Ki пригодны многие методы и зависимости. Ниже приведены только некоторые из них. [c.39] Поэтому размеры образца, необходимые для действительных измерений, приводятся в стандартах на испытания как функция относительного числа (.Ki loo,2y. [c.40] В критических, предельных случаях между ними имеются следующие зависимости. [c.40] Кроме двух ранее рассмотренных и физически правильных показателей (W , и G , Дж/см ), при традиционном испытании материалов для оценки сталей широко применяют всю энергию, отнесенную к произвольно выбранной поверхности, определенной процессе изгцбно-ударного, т. е. динамического испытания надрезанных образцов (удельную ударную вязкость). [c.41] Сравнение в данном случае неприемлемо. Каждое измерение и каждый данный результат действительны только для какого-то данного образна и не могут быть обобщены. Из-за разного напряженного состояния различных образцов и скорости деформации данные не соиз1У еримы, (K U-образным, K V-образным надрезом и КС без надреза). С возрастанием остроты надреза вследствие уменьшения работы, затрачиваемой на образование трещины, сокращается величина всей работы разрушения. [c.41] Энергия образования трещины намного больше необходимой для ее распространения 2. Поэтому для испытания хрупких инструментальных сталей используют образцы без надреза (КС). [c.41] Благодаря простоте,, быстроте проведения испытания, легкости изготовления образцов и недорогому оборудованию с начала XX в. накоплены очень большой опыт и масса данных, пригодных для сравнения и усреднения естественно, что сбор подобных сведений продолжается. Эти сведения, в сущности, касаются экспериментальных, опытных методов, но они дают также обширную, полезную и ценную информацию для более надежной оценки материалов для определения опасности хрупкого разрушения, особенно в тех областях, где установлены зависимости между данными лабораторных измерений и результатами практического использования. [c.41] Это значит, что на вязкость сталей, помимо термообработки, существенно изменяющей структуру, важное влияние оказывает технология изготовления, а также способ выплавки и горячего деформирования. [c.42] Под влиянием изменения структуры стали, протекающего, в зависимости от температуры и времени отпуска, существенно изменяются сопротивление сталей хрупкому разрушению и вязкость, каким бы показателем, пригодным для оценки, их не характеризовали. На рис. 21 показано изменение показателей вязкости инструментальных сталей, полученных различными способами, в зависимости от температуры и продолжительности отпуска. Естественно, что предел текучести сталей (твердость) зависит также от этих структурных изменений, хотя и не в такой мере, как вязкость. На основе экспериментальных результатов для каждой стали можно подобрать такую оптимальную комбинацию параметров термообработки (температура и продолжительность аустенитизации, температура и продолжительность отпуска), при которой показатель, характеризующий структуру стали, сложившуюся под ее воздействием (будь то удельная работа разрушения или вязкость разрушения), будет максимальным и предел текучести также будет наибольшим. В этом состоянии распределение выделений по размеру и по объему стали сравнительно равномерно и за время заданного срока службы инструмента это распределение, а также распределение легирующих между матрицей и карбидами остаются практически неизменными. [c.42] Переплавы, как известно, снижают содержание загрязняющих компонентов и, естественно, объем и характер включений. Влияние неметаллических включений хорошо иллюстрирует рис. 22. [c.42] Под влиянием переплавов снижается также обогащение загрязняющих компонентов границ зерен. Когезионная прочность более чистых границ зерен намного выше. Поэтому, например, показатели вязкости очищенной от загрязняющих примесей стали менее чувствительны к размеру зерен аустенита, чем сталей, изготовленных обычным путем. Измеренный при высокой температуре показатель, характеризующий вязкость стали К13ан,грС V-образным надрезом), очищенной электрошлаковым переплавом, также значительно повысился в сравнении с обычной выплавкой как в случае стали С нормальным, так и с крупным зерном (рис. 23). Под воздействием переплава существенно снижается также и анизотропия показателей вязкости. [c.42] Сплавы, содержащие твердые выделения (карбиды, ннтерме-таллиды, включения и т.д.), как и большинство инструментальных сталей, по деформационной способности неоднородны. Для образования трещин (раковин) нужна критическая деформация, зависящая от размеров, формы выделений и среднего расстояния между ними. Вместе с тем деформация при разрушении является функцией объемной доли выделений (рис. 24). [c.42] Вернуться к основной статье