3.5. Фрактографические способы определения критической температуры хрупкости (ктх) стали

Определение КТХ по изломам ударных образцов

Типичными изломами конструкционных сталей являются волокнистый (вязкий) и кристаллический (хрупкий). Изломы обоих видов могут быть получены на одном и том же образце в зависимости от температуры испытания. Температурный интервал испытаний, в котором происходит изменение характера разрушения, называется температурным интервалом хрупкости. За критическую температуру хрупкости (КТХ) принимают температуру, при которой наблюдается отчетливо выраженная смена механизма разрушения на определенной, условно принятой части поверхности разрушения. КТХ не является константой для данной стали, а зависит от условий испытаний (геометрии образца, скорости деформации и др.).

Изменение характера разрушения происходит в определенном температурном интервале, который характеризуется двумя температурами:

• верхней критической температурой хрупкости (Т_в), выше которой излом полностью (свыше 95% вязкий);

• нижней критической температурой хрупкости (Т_н), ниже которой излом полностью (более 95% хрупкий).

За критическую температуру хрупкости (КТХ) принимают температуру, при которой наблюдается отчетливо выраженная смена механизма разрушения на определенной условно принятой части площади излома. КТХ определяют на образцах изготовленных по ГОСТ 9454-78, типа 1, 11 и 15. Оборудование и материалы, используемые при проведении ударных испытаний, должны удовлетворять требованиям указанного ГОСТа. После низкотемпературных испытаний половинки образцов необходимо погрузить в спирт во избежание окисления и после достижения ими комнатной температуры высушить. Фактографические методы определения критической температуры хрупкости (КТХ) металлических материалов основаны на определении доли вязкой составляющей (В) в изломе серии образцов, подвергнутых испытаниям на ударный изгиб при различных температурах. Вязкой составляющей в изломе называют участки поверхности разрушения, характеризующиеся при визуальном определении и малых увеличениях волокнистым строением, а при электронно-микроскопическом - ямочным внутризеренным или ямочным межзеренным рельефом.

Хрупкой составляющей в изломе называют участки поверхности разрушения, характеризующиеся при визуальном определении и малых увеличениях волокнистым строением, а при электронно-микроскопическом - ямочным внутризеренным или ямочным межзеренным рельефом.

Хрупкой составляющей в изломе называют участки поверхности разрушения, имеющие при визуальном и под световым микроскопом блестящее кристаллическое строение, а при электронномикроскопическом - вид фасеток скола или квазискола, часто с ручьистым узором, или гладких фасеток межзеренного разрушения.

В случае резкого перехода от вязкого разрушения к хрупкому в узком температурном интервале, когда Т_В-Т_Н<10°С, за КТХ принимают середину температурного интервала резкого изменения вида излома и обозначают T₅₀, что соответствует 50% вязкой составляющей в изломе.

Для материалов, характеризующихся протяженным температурным интервалом перехода от вязкого разрушения к хрупкому, используют температуры Т₉₀ Т₅₀, Т₁₀, соответствующие присутствию в изломе соответственно 90, 50 и 10% вязкой составляющей. В практике и в этом случае в качестве КТХ удобно использовать Т₅₀.

Доля вязкой составляющей (В) и доля хрупкой составляющей - (ХР) измеряется в процентах: В=100%-ХР.

С целью построения зависимости вязкой составляющей от температуры испытаний проводят фактографическое исследование не менее 18 образцов. Испытание целесообразно вести в две стадии. Для определения переходного интервала испытывают по одному образцу на каждую температуру через 40°С, затем для уточнения хода кривой в этом интервале остальные образцы испытывают в количестве двух-трех на точку на каждую температуру, обеспечивая тем самым внутри интервала (>Т_Н и< Т_в) не менее четырех температурных точек