ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Анализ разрушения стали различного состава из "Жесткость и прочность стальных деталей " Рассмотрим прежде всего поверхности излома образцов из стали с очень низким содержанием углерода, разрушившихся под действием статической нагрузки. Характер поверхности излома образцов, испытанных при очень низких температурах, указывает на хрупкое разрушение. Поверхность излома проходит по поверхностям спайности с )еррита, определяемым кристаллографическим путем и не ориентированным определенным образом по отношению к направлениям главных напряжений. [c.12] Поверхность излома стальных образцов, испытанных при высоких температурах, свидетельствуе]- о вязком разрушении, а менее однородна в пределах зерен металла, чем при хрупком разрушении. Имеет большое число плоскостей скольжения, ступенек, поперечных сдвигов и активных направлений. Поверхность излома малоуглеродистой стали всегда имеет транскристаллический характер [И]. [c.13] При испытаниях образцов из мягкой стали с ферритной структурой и цементитом, вытесненным на границы полигональных ферритных зерен, механизм возникновения и развития микротрещин более сложный. Трещины могут возникать как в отдельных кристаллитах в процессе деформации (из-за блокирования процессов скольжения или из-за взаимного проникновения двойников — в зависимости от температуры испытаний), так н в хрупкой структурной фазе (в цементите или в карбидных оболочках на границах зерен). [c.13] Локализация разрушения образца достигается выполнением надреза. При остром надрезе с радиусом закругления дна р 5 0,1 мм трещины образуются у самого дна надреза. При менее остром надрезе место образования трещин в мягкой стали смещается внутрь образца на глубину от 0,3 до 3 мм — в зависимости от остроты надреза и размеров зерен материала [16]. [c.13] При критической те.мпературе возникают типичные микротрещины, число которых быстро увеличивается с понижением температуры испытаний. При низких температурах число трещин, обнаруживаемых на фотографии микроструктуры, уменьшается в связи с преждевременным разрушением образца. [c.14] На рис. 5 показаны микротрещины, образовавшиеся в цементите. На рис. 6 показана трещина, образовавп аяся в це.ментите при —60 С и только частично распространившаяся в толщ феррита, ее размер стабилизировался благодаря хорошим пластическим свойствам зерна феррита. При —70 С трещины обнаруживают тенденцию к развитию (рис. 7), причем некоторые из них полностью пересекают зерно феррита. В случае еще более низких температур начинается образование двойников. [c.14] В кристаллитах трещины возникают в зависимости от телше-ратуры, в результате блокирования и взаи. юдействия скольжений и двойников (см. рнс. 3). В случае распространения трещины в зерне, в котором образовались двойники, последние могут задержать развитие трещины (рис. 8). Однако наиболее эффективных препятствием распространению острой трещины являются границы зерен (рис. 9), что отчетливо проявляется, в частности, у более твердой стали с ферритно-перлитной структурой. Субструктура зерен практически не влияет на развитие трещин. [c.14] Вторым типичным случаем является разрушение ирн статической нагрузке перлитной стали, содержащей пластинчатый перлит, т. е. структурную составляющую, состоящую из феррита н пластинок цементита. В соответствии со структурой перлита сопротивление пластинок феррита скольжению в направлении, перпендикулярном пластинкам цементита, выше, чем по направлению пластинок. Поэтому влияние скольжений в направлении, перпендикулярном толщине пластинок, на общую деформацию незначительно. И наоборот, вполне вероятно, что скольжения в феррите в направлении пластинок должны быть более интенсив-НЫ.ЛП1 и должны в конце ко1Щов приводить к образованию исходных трещин будущей поверхности излома. [c.14] Приведенные вьпие соображения подтверждаются исследованием распространения трещин металлографическими методами. Первые, п1кротрещины возникают преимущественно на границах между ферритными и целгентитны.мп пластинками (рнс. 10). Они объединяются и по достижении критической величины расширяются, образуя поверхность излома. [c.18] На развитие трещин оказывают влияние также величина напряжения и ориентировка напряжения относительно пластинок. Эго влияние иногда проявляется в том, что трещина, распространяющаяся вдоль поверхности раздела феррита и цементита, изменяет свое направление на 90 в точке разрыва пластинки цементита. Как указано выше, такое из.менение направления трещины чаи1,е всего наблюдается на границах зерен. [c.18] Пластические дефор.мацин имеют место в основном в феррите в окрестности перлитных зерен по исчерпании способности к деформации в этих зонах возникают первые нарушения сплошности материала. [c.19] В условиях низких те П1ерат р воз. южность скольжения уменьшается, и происходит образование двойников, характеризующееся меньшей плотностью деформации, но более высокой местной интенсивностью деформации (рис. 13). [c.19] С повышением температуры испытаний поверхность излома в зернах феррита становится более сложной, и влияние пластических свойств феррита проявляется в большей степени. [c.21] Влияние элементарных зон деформации на распространение трещин и формирование поверхности изло.ма зависит от тех пе-ратуры материала н скорости увеличения нагрузки вплоть до разрушения. [c.22] Независимость ориентировки опи.санной субструктуры от па-1фавлеи1 Я де ктв ющего напряжения указывает на то, что эта субструктура ие обусловлена деформацией зерен перед достижением предельного состояния прочности. [c.23] Помимо температуры испытаний, на распространение треи],и11ы н характер поверхности излома ферритно-перлитной стали оказывает влияние также скорость увеличения напряжения вплоть до достижения предельного состояния. При увеличении скорости нагружения получается хрупкий излом, степень пластической деформации в окрестностях поверхности излома уменьшается, и микротрещины в зернах феррита распространяются менее сложным образом. Результаты испытаний показывают, что переход от вязкого излома к хрупкому определяется совместным влиянием температуры испытаний, скорости нагружения и наличия дефектов решетки, играющих роль внутренних надрезов. [c.23] Вернуться к основной статье