Испытания на хладноломкость и критическую температуру хрупкости

Для количественного сопоставления склонности материалов к хрупкому разрушению в зависимости от температурных условий эксплуатации широко используется способ серийных испытаний на ударную вязкость стандартных образцов с надрезом. По результатам этих испытаний обычно строят температурные зависимости ударной вязкости Ои и доли вязкой составляющей в изломе Fb- Для хладноломких металлов эти зависимости имеют резкий спад, по которому определяют критическую температуру хрупкости Гкр. При более пологих переходах в область хрупкого состояния используют условные приемы определения Гкр по допуску на снижение Дн или Fs- Полученная из испытаний критическая температура хрупкости Гкр(°К) сопоставляется с минимальной температурой металла в условиях эксплуатации Та. [c.20]

Следует подчеркнуть, что оценка хладноломкости материала по критериям вида изломов образца (процент кристаллической составляющей излома, сужение дна надреза, вид поверхности разрушения непосредственно вблизи дна надреза) не исключает субъективности подхода разных исследователей. По виду излома нельзя определить количество энергии, поглощенной при развитии разрушения. Поэтому при определении склонности стали к хрупким разрушениям по результатам, ударных испытаний следует отдать предпочтение методам оценки критической температуры хрупкости по величине работы распространения трещины в образце [40, 41]. [c.36]

Поскольку хрупкий и вязкий характер разрушения при ударном изгибе для стали можно четко различить по виду излома, порог хладноломкости нередко определяют по количеству волокна В, %) матовой — волокнистой составляющей в изломе. Количество волокна в изломе определяется как отношение площади волокнистого (вязкого) излома к первоначальному расчетному сечению образца. Далее строится сериальная кривая процент волокна — температура испытания (рис. 70). За порог хладноломкости принимается температура, при которой имеется 50 % волокна 50 (рис. 70), что примерно соответствует КСТ/2. Для ответственных деталей за критическую температуру хрупкости нередко принимают температуру, при которой в изломе имеется 90 % волокна (4о), а ударная вязкость сохраняет высокое значение. Нередко определяют верхний в порог хладноломкости, [c.100]

Испытания на хладноломкость и критическую температуру хрупкости [c.44]

Уменьшить пластическую деформацию в вершине надреза можно также снижением температуры испытания. Для оценки критической температуры перехода в хрупкое состояние испытания проводят в широком интервале температур. При этом, однако, необходимо учитывать, что хладноломкость существенно зависит от остроты надреза образца, т. е. не является универсальным критерием хрупкости. [c.180]

Исследования, связанные с оценками хладноломкости, были начаты Н. И. Давиденковым (1930—1938), который дал определение критической (переходной) температуры хрупкости и предложил использовать кривые, связываюш ие ударную вязкость с температурой, для косвенного определения сопротивления отрыву. Н. Н. Давиденков (1938) отметил, что наиболее чувствительной к температуре испытания является та часть работы, которая затрачивается после достижения максимальной нагрузки (при изгибе надрезанного образца), и что именно эта характеристика уменьшается при понижении температуры. [c.422]

Изучение температурных кривых ударной вязкости показывает, что под влиянием термических воздействий, вызывающих тепловую хрупкость, критическая температура перехода пз вязкого в хрупкое состояние (порог хладноломкости — п. 21) перемещается из области низких в область более высоких температур фиг. 218). У сталей чувствительных к тепловой хрупкости это перемещение достигает области комнатных температур, вследствие чего ударные испытания при 20° фиксируют хрупкое состояние, У сталей ма.ио чувствительных к тепловой хрупкости перемещение порога хладноломкости недостаточно велико, чтобы достигнуть комнатной температуры, и испытания на удар при 20° фиксируют вязкое состояние (фиг. 219). [c.285]

Порог хладноломкости определяется на стандартных ударных образцах с полукруглым надрезом (образец Менаже). Испытание ведется сериями по 3—5 образцов, каждая серия испытывается при одной и той же температуре. Результаты испытаний наносятся на график. На рис. 22 приведен типичный график для малоуглеродистой спокойной стали, для которой порог хладноломкости о = = —20° С. Критический интервал хрупкости показан штриховкой. [c.137]

Скорость испытания. С повышением скорости испытания предел текучести повышается и пороги хладноломкости смещаются в сторону повышенных температур. Положение критического интервала хрупкости для низкоуглеродистой стали показано на фиг. 101. [c.131]

Рис. 82. Изменения критических значений коэффициента интенсивности напряжений при испытании Сг — лЛо стали на воздухе и в уксуснокислом растворе Нд8 при развитии отпускной хрупкости. — температура хладноломкости растет с усилением отпускной хрупкости I 212]

Существует значительное разнообразие методов оценки склонности материала к хрупкому разрушению, среди которых наиболее широко распространен метод ударной вязкости, позволяющий не только устанавливать количественные значения вязкости материала при ударном нагружении, но и определять температурный шорог хладноломкости (критическую температуру хрупкости). Кроме того, ударная вязкость оказалась весьма ценной технологической пробой, так как различные дефекты структуры значительно сильнее сказываются на величине а , чем на других механических свойствах, определяемых при статических испытаниях. [c.49]

Для каждого рассмотренного случая технологического режима сварки полностью выдерживалась описанная методика проведения экспериментов, в соответствии с которой из-потавливались составные валиковые пробы и сварные соединения для определения механических характеристик. В результате последующих испытаний получено множество температурных зависимостей ударной вязкости различных участков сварного соединения, исполненного по конкретному технологическому режиму. Имея такую зависимость, можно определять критическую температуру хрупкости для кан дого случая. В наших опытах в качестве критической температуры брали верхний порог хладноломкости (максимальная температура, при которой начинается резкое падение значений ударной вязкости)—3 кгс-м/см . Установленные при этом верхние пороги хладноломкости различных участков сварных соединений, изготовленных при разных режимах, сопоставлялись с соответствующими значениями погонной энергии сварки, приведенными к одинаковой толщине проб. Такой подход позволяет более четко выявить в конкретных случаях наиболее оптимальный режим сварки, обеспечивающий лучшую хладостойкость сварного соединения (рис. 24—26). [c.68]

Повторная закалка из критического интервала (между A i и Асз) снижает чувствительность к хрупкости [132]. Повышение температуры отпуска замедляет последующее развитие хрупкости при более низких температурах [114]. С увеличением времени выдержки при высоком отпуске (650°) вязкость падает, достигает минимума, затем начинает возрастать [114, 130, 133, 94, 102]. Порог хладноломкости сдвигается к более низким температурам [125]. С увеличением скорости нагрева под закалку [134] и под отпуск [55, 56] и уменьшением выдержек при отпуске обратимая хрупкость снижается и даже предупреждается. В структурах, полученных в результате изотермического распада хромоникелевых сталей, обратимая хрупкость развивается в меньшей степени, чем в отпущенном мартенсите [116]. Повышение температуры изотермического распада усиливает склонность к хрупкости [135]. Обратимая хрупкость наблюдается и в отожженных сталях [114, 136]. Развитие ее повышает температуру перехода к хрупкому разрушению при определении ударной вяч-кости в зависимости от температуры испытания. Рациональная оценка склонности стали к хрупкости возможна лишь в результате серийных испытаний и определения смещения критической температуры хрупкости под воздействием охрупчивания стали [109, 111, 114, 127, 120, 131 и др.]. Все известные случаи отпускной хрупкости можно рассматривать как разновидность явления хладноломкости, хотя о тождестве проблем отпускной хрупкости и хладноломкости говорить все же нельзя ([109] — см. также [138, 137]). Смещение кривых хладноломкости указывает на наличие отпускной хрупкости, но степень ее развития характеризует очень приблизительно [109]. Хрупкость характеризуется заниженным сопротивлением отрыву [139]. Разрушение идет по границам зерен аустенита а-фазы [113, 116, 140]. Под влиянием холодной пластической деформации восприимчивость к необратимой и обратимой хрупкости ослабляется [114, 141]. Пластическая деформация в аустенитном состоянии, после которой до рекристаллизации произведена закалка, резко ослабляет необратимую и. .братимую отпускную хрупкость [142]. [c.705]

Кан и Имбембо [41] определяли работу зарождения трещины (площадь под кривой растяжения до максимального усилия) и работу, затрачиваемую на развитие трещины, при эксцентричном растяжении плоских образцов (рис. 35). Ими показано, что при понижении температуры испытания площадь первой части диаграммы практически постоянна, а площадь диаграммы после максимальной нагрузки резко уменьшается. Работа распространения трещины, определенная как по методу Б. А. Дроздовского, так и по методу Кана и Имбембо, связана с волокнистостью излом1а, т. е. критическая температура хрупкости, определенная по относительной доле волокнистого излома и по методам [40] и [41], практически одинакова. Поэтому по виду излома можно качественно оценивать хрупкость стали, несмотря на известную субъективность этого метода. Как показано в работах А. П. Гуляева с сотрудниками [68, 75], метод оценки хладноломкости по волокнистости излома является перспективным и при динамических нагрузках. [c.56]

Таким образо-м, -независимо от выбора критерия хладноломкости (либо это верхний порог хладноломкости, либо нижний и т. д.) определение величины критической температуры хрупкости в сильной степени связано с методом оценки склонности материала к хрупкому разрушению. Это хорошо известный факт, как и то, что критическая тем-пература хрупкости даже при -одном и том же методе испытания зависит от геометрии образца и надреза. Сравним кривые / и 5 на рис. 47. Для них радиус закругления надреза отличается в 10 раз, и хорошо заметно смещение этих кривых по температуре. Работами Н. Н. Давиденкова [4, 5], Я. Б. Фридмана и Б. А. Дроздовского [6], Я. М. Потака [66], Г. А. Погодина-Алексеева [1, 2], Т. А. Владимирского [29] и мнотих других, а также работами ряда зарубежных исследователей убедительно было показано, что значение ударной вязкости уменьшается с увеличением остроты надреза (до некоторого предела), а критическая температура хрупкости повышается. [c.70]

Значение ударной ВЯЗКОСТИ на образцах с полукруглым надрезом при —90° С превосходит 3 кГ м1см , а условный порог по критерию 50% вязкой составляющей в изломе находится в области 0°С. Нижняя граница критического интервала хрупкости стали 16Г2АФ лежит при (—90) (—110° С), что значительно ниже, чем у обычных низколегиро ванных сталей. После деформационного старения условные пороги хладноломкости смещаются в сторону положительных температур примерно на 40—70 град, что не больше, чем у обычных низколегированных сталей. Высокое сопротивление хрупкому разрушению стали 16Г2АФ подтверждается испытаниями на растяжение крупномерных образцов с надреза- [c.148]

Прочность при низких температурах. Хрупкое разрушение стальных конструкций наблюдается особенно часто при низких температурах. Упомянутые выше случаи разрушения резервуаров а судов происходили при температурах ниже нуля. В условиях крайнего севера, где металлические конструкции и механизмы работаюг зачастую при температурах —40° и —50°, хрупкие разрушения, особенно часты, и проектирование сооружений, работающих в этих, условиях, требует особого внимания. Явление хрупкости стали при низких температурах получило название хладноломкости. Схематическое объяснение хладноломкости может быть следующее (А. Ф. Иоффе,. 1924 г.). Пластические свойства металла в сильной степени зависят от температуры, предел текучести с понижением температуры повышается. В то же время сопротивление отрыву практически не зависит от температуры. Поэтому при низких температурах условия перехода от хрупкого разрушения к пластическому меняются и отрыв становится возможным прежде, чем наступит пластическое состояние. В частности, и при растяжении может случиться, что образец разорвется прежде, чем появятся пластические деформации. Не у всех металлов оказывается возможным получить хрупкое разрушение при растяжении за счет понижения температуры металлы с гранецеитри-рованной решеткой сохраняют пластические свойства при весьма низких температурах, среднеуглеродистая сталь, весьма пластичная в обычных условиях, становится хрупкой при растяжении лишь при температуре жидкого водорода. При динамическом деформировании, предел текучести оказывается выше, чем при статическом, поэтому критическая температура хладноломкости, то есть температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому, повышается, В опытах Давиденкова Н. Н. (1936 г.), который испытывал на ударное растяжение цилиндрические образцы из среднеуглеродистой стали, критическая температура получилась —95° для крупнозернистой структуры и — 160° для мелкозернистой. При сложном напряженном состоянии, например в месте концентрации напряжений, условия перехода от пластического разрушения к хрупкому будут другими и критическая температура, определенная в этих условиях, отличается от критической температуры, найденной путем испытания гладких образцов иа растяжение. В настоящее время не существует теории, которая позволяла бы надежным образом производить расчеты на прочность в условиях низких температур с тем, чтобы предусматри вать возможность хрупкого разрушения, однако надлежащий выбор, материалов и соблюдение некоторых конструктивных и технологических предосторожностей позволяют избежать хладноломкости. [c.411]

Порог хладноломкости, определяется путем испытания ударным изгибом надрезанных образцов при разных температурах, В результате этих испытаний строят кривую зависимости ударной вязкости от температуры испытания (так называемая сериальная кривая по И. Н. Давидепкову). Чаще на кривой Ап — /пип наблюдается постепенный переход от вязкого к хрупкому состоянию, т. е. имеется критический температурный интервал хрупкости. Поэтому различают верхнюю (Гв) и нижнюю (7 ) границы порога хладноломкости. В этом интервале температур происходит переход от вязких волокнистых к хрупким кристаллическим изломам (см. рис. 32) с низким значением пластичности и вязкости. Чем выше порог хладноломкости, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Часто порог хладноломкости определяют по температуре испытания, когда в изломе 50% вязкой волокнистой составляющей [c.71]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...