ПЕРЕХОДНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОСТИ

На рис. 6.40 жирными кривыми показаны температурные за­висимости механических свойств малоуглеродистой стали (стт, Sk, Sqtj,) при жесткости напряженного состояния ^ = 1.

кГ/мм

4d '

В точке «с» оба условия хруп­кого разрушения (6.101) выполняются одновременно. При этой температуре хрупкое разрушение происходит в самом начале пла­стической деформации (на площадке текучести). Поэтому темпе­ратура, соответствующая точке с, названа «переходной (критиче­ской) температурой нулевой пластичности» и обозначена Тнп.

В области температур I при Т < Тнп хрупкие разрушения стали происходят на линии предела текучести а-с. В этой зоне условие б распространения хрупких субмикротрещин по зерну уже выпол­нено на линии d-с при ст1 > £отр. Но условие а возникновения этих трещин не выполнено — субмикротрещин нет. Поэтому сталь не разрушается, пока на линии а-с эти трещины не появятся. Зона I называется «зоной хрупких разрушений».

В зоне II пластические деформации начинаются на линии пре­дела текучести b-c до того, как достигается сопротивление отры­ву на линии е-с. Поэтому когда достигается сопротивление отры­ву исходного материала, сталь уже наклепана, и ее сопротивление отрыву нужно определять по формуле (6.105):

а1>

а

4

p(ef)

Г) = 1

л,

Г

Sk(e

/

,С)'П

d

1

е

Son

Д

V

от(Т

g

)'Л

®

II

__ Ь

0 50

150 200 250 Т, Ъ

2

120

100

80

60

40

20

Рис. 6.40

Схема температурных зависимо­стей механических свойств и определение переходных температур

Линия a-b представляет темпе­ратурную зависимость предела те­кучести, вычисленную по формуле

(4.39):

ат = а0 + AT ■ e~Bt Т.

Параметры материала для нее приведены в табл. 4.2.

Пунктирная горизонтальная линия d-e показывает сопротивле­ние отрыву для исходного материа­ла, которое не связано с темпера­турой и в зависимости от диаметра зерна феррита вычисляется по фор­муле (6.99):

11,5

&отр - 20 ■

^отрЄ ) = S

отр. 0

- AS1(ep) + AS2(ep).

Чем больше температура превышает Тнп, тем больше расстоя­ние между линиями предела текучести b-c и сопротивления отры­ву е-с. Тем больше наклепывается материал перед хрупким раз-

рушением, тем выше Сотр(е1>) по формуле (6.105), которая опреде­ляет линию c-f.

В зоне II хрупкие разрушения происходят после значительных пластических деформаций. Эту зону часто называют «зоной ква - зихрупких разрушений».

В точке f условия квазихрупкого разрушения по формуле (6.105) и вязкого разрушения по формуле (6.57) выполняются одновре­менно. При этой температуре механизм квазихрупких разруше­ний с раскалыванием предварительно пластически деформирован­ных зерен феррита сменяется механизмом вязкого разрушения, при котором в процессе пластической деформации растут поры и разрушение происходит, когда перемычки между порами теряют устойчивость. Поэтому температура, соответствующая точке f, называется «переходной температурой смены механизма разру­шения» и обозначается Тм.

Зона III называется «зоной вязких разрушений». Прочность материала при этом определяется критерием (6.49). Критическое напряжение в этой области обозначено Sk. С повышением темпе­ратуры Sk уменьшается, так как снижается сопротивление метал­ла пластическим деформациям. Критическая деформация, при которой происходит вязкое разрушение в этой зоне, возрастает с ростом температуры, что можно видеть на рис. 6.25.

Переходную температуру нулевой пластичности достаточно просто вычислить, если учесть, что в условиях перехода к нулевой пластичности неравенства в формулах (6.101) заменяются равен­ствами. Тогда условие б) можно поделить на условие а). В резуль­тате получим

s

CTl _ ^отр

стт(т=тнп) (6.106)

Но ранее, в разделе 3, посвященном концентрации напряже­ний, отношение ст1/стг было названо жесткостью напряженного со­стояния и обозначено через ^. Вычислению этой характеристики напряженного состояния у концентраторов было уделено доста­точно много места. С учетом сказанного выражение (6.106) мож­но переписать в виде s

_ _ сотр

СТт(Т=Тнп) .

Остается только подставить температурную зависимость пре­дела текучести (4.39):

а0 + Ат ■ в~Вт Тнп = отр .

л

Решив последнее уравнение относительно переходной темпе­ратуры нулевой пластичности Тнп, можно получить формулу:

ПЕРЕХОДНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОСТИ

(6.107)

Переходную температуру Тм можно вычислить, приравняв раз­рушающие напряжения ст1 при хрупком разрушении из формулы

(6.105) и разрушающие напряжения при вязком разрушении по формуле (6.57):

(6.108)

£отр.(ер) = Sk (efi) Л,

где ep — максимальная нормальная деформация при разрушении, которая должна быть выражена через интенсивность деформаций при разрушении еп, как это делалось в разделе 6.1 при расчете по­тери устойчивости пластических деформаций; efi — интенсивность деформаций при вязком разрушении, которая должна вычислять­ся согласно разделу 6.2, посвященному вязкому разрушению. По­скольку температура в уравнение (6.108) входит в неявном виде, решать его приходится численным методом.

Оставить комментарий