ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия перехода металлов из вязкого в хрупкое состояОценка сопротивления пластичных металлов хрупкому разрушению из "Справочник по металлическим материалам турбино и моторостроения " На переход пластичных металлов из вязкого в хрупкое состояние влияют температура, скорость нагружения, вид нанрянчвн-ного состояния, наличие концентраторов напряжений, размеры образца (изделия), условия обработки и структурное состояние металла. [c.90] С понижением температуры характеристики сопротивления пластической деформации и разрушению (а , 5 ) многих металлов увеличиваются, а пластичность и вязкость снижаются. При какой-то критической температуре, вернее в критическом интервале температур, ударная вязкость становится весьма низкой — металл переходит в хрупкое состояние. [c.90] Температура, соответствующая переходу металлов из вязкого в хрупкое состояние, называется критической температурой хрупкости или порогом хладноломкости. Так как переход из вязкого состояния в хрупкое чаще всего бывает постепенным, то различают два порога хладноломкости верхний, соответствующий переходу из вязкого состояния в переходное (промежуточное), и нижний, соответствующий переходу из промежуточного состояния в хрупкое. [c.90] Как правило, хладноломкость характерна для металлов с объемноцентрированной кубической и гексагональной решетками и не свойственна металлам с гранецептрированной кубической решеткой. К числу хладноломких, т. е. подверженных хрупкости на холоду, металлов относятся все черные металлы, включая разнообразные сорта конструкционной стали (фиг. 38), за исключением высоколегированных сталей аустенитного класса. Из цветных металлов хладноломкость обнаруживают цинк и вольфрам (фиг. 39), в меньшей степени магний. Большинство других цветных металлов, включая в их число литой и прессованный алюминий достаточной чистоты, медь, никель и их сплавы, не обнаруживают хрупкости даже при самых низких температурах. [c.90] У конструкционных сталей склонность к хрупкому разрушению хорошо оценипается по температурам их хладноломкости. [c.91] На критический хштервал хрупкости скорость деформирования, следовательно, влияет в том же направлении, что и температура, при которой производится нагружение. При ударных нагружениях критический интервал хрупкости перемещается в область более высоких температур (фпг. 42). [c.93] Влияние скорости деформирования, однако, не так велико, как температуры нагружения. В то время как многие мета.ллы могут быть переведены в хрупкое состояние только за счет снижения температуры, для большего числа технических металлов критическая скорость деформирования (скорость, необходимая для того, чтобы иеревести металл в хрупкое состояние в отсутствии всех других факторов, способствующих охрупчиванию) прн 20° настолько велика, что осуществление ее на практпке невозможно [127]. [c.93] Многочисленные случаи хрупкого разрушения машинных деталей при статических нагружениях со своей стороны показывают, что динамичность нагружения имеет значение главным образом в ус.ловиях определенных видов напряженного состояния и в сочетании с другилхи факторами, способствующими охрупчиванию пластичных мета.ллов. [c.93] Наиболее резко влияние скорости деформирования на сопротивление пластической деформации проявляется у -мягкпх металлов, как это видно из диаграммы фиг. 43, показывающе относительное повышение предела текучести при динамическом нагружении в зависимости от величины статического предела текучести. [c.93] Схема хладноломкости А. Ф. Иоффе и связь ее с диаграммой хладноломкости [102]. S . — сопротивление отрыву — динамический предел текучести ст — продел текучести прп статических псиытаппях Т — температура перехода металла при ударном испытании из вязкого в хрупкое состояние Тд — верхний порог хладноломкости Тн — пижнпй порог хладноломкости А — работа удара (кГм) f — стрела прогиба (.к.и). [c.93] Увеличивая сопротивление пластической деформации, надрез всегда способствует уменьшению пластичности и вязкости металла. Порог хладноломкости под действием надреза смещается в сторону повышенных температур тем в большей степени, чем резче влияние концентратора напряжений (фиг. 45). Действие надреза, таким образом, надо рассматривать как один из сильных факторов, способствующих переходу пластичных металлов в хрупкое состояние. [c.95] Чем меньше пластичность металла, тем меньше у него возможности для местного перераспределения напряжений при помощи пластической деформации. Надрез представляет опасность даже для мягких конструкционных сталей, если их пластичность и вязкость ослаблены предшествующей обработкой, например, холодным наклепом и последующим старением (фиг. 47). [c.95] Критический интервал температур, в котором наступает снижение ударной вязкости, помимо всех перечисленных факторов, зависит от размеров образца (изделия). С увеличением размеров и объема образца критический интервал хрупкости передвигается в сторону высоких температур. Чем больше изделие, тем меньше хрупкая прочность, тем вероятнее возможность хрупкого его разрушения в условиях данного напряженного состояния [19]. [c.96] Нормализация и, особенно, термическое улучшение понижают порог хладноломкости и повышают общий уровень вязкости (фиг. 49). [c.98] Наклеп растяжением, сжатием или изгибом снижает общий уровень а и повышает порог хладноломкости тем в большей степени, чем выше степень деформации. Это влияние усиливается при последующем старении. [c.98] Несмотря на всю важность количественной характеристики сопротивления пластичных металлов хрупкому разрушению, нельзя считать, что в настоящее время существуют полная ясность и онределенность но данному вонросз Признается, что предельное сопротивление хрупкому разрушению характеризуется с о-противлением отрыву 8 , которое часто формулируется как истинное напряжепие, необходимое для разрыва образца в условиях, не допускающих пластического деформирования. Однако в отношении методики определения этой характеристики и даже в отношении содержания самого термина сопротивление отрыву существуют различные точки зрения. [c.99] Наибольшая ясность имеется в отношении истинного сопротивления отрыву или хрупкой прочности монокристалла, под которой понимается наименьшее нормальное напряжение, вызывающее отрыв в упругом состоянии по определенным для каждого металла плоскостям атомно-кристаллической решетки. Для одних металлов, например для цинка, кристаллизующегося в гексагональной системе, хрупкий отрыв происходит по тем же кристаллографическим плоскостям, что и сдвиг, для других металлов, например железа а, кристаллизующегося в системе обт.емноцентрированного куба,— по разным плоскостям (сдвиг — по плоскости ромбического додекаэдра, отрыв — по плоскости куба). [c.99] Как уже указывалось (гл. I), чисто хрупкие разрушоння технических металлов практически не встречаются. Имеющийся опыт испытания гладких образцов конструкционной стали и других пластичных металлов на разрыв или изгиб при низких температурах показывает, что даже при самых низких температурах (например, —196°) разрушение присходит в условиях той или иной степени предшествующей разрушению пластической деформации. Абсолютная величина этой пластической деформации часто такова, что исключает возможность пренебрежения ею. При таких условиях вряд ли правильно считать, что определенное при —196° или другой низкой температуре (не исключающей остаточной деформации) разрушающее напряжение действительно является предельным сопротивлением хрупкому разрушению (сопротивлением отрыву) испытываемого металла. [c.100] С другой стороны известно, что хрупкое разрушение деталей машин определяется не только пониженным сопротивлением отрыву, но и пониженной способностью металла к местной пластической деформации и к перераспределению напряжений в местах их концентрации за счет местной пластической деформации. Эта последняя особенность, по С. Т. Кишкину, придается и устраняется методами обработки металла, отличными от методов повышения сопротивления отрыву, и должна учитываться в методике проверки качества металла. В исследованиях С. Т. Кишкина и др., например, сопротивление отрыву принято [110] определять по А. Ф. Иоффе (при низких температурах) или изгибом круглого диска, опертого по контуру, в то время как способность материала перераспределять напряжения оценивается путем испытания надрезанного образца на растяжение с перекосом или путем испытания надрезанного образца на изгиб. [c.100] Вернуться к основной статье