Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Вязкость разрушения конструкционных сталей..pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
8.74 Mб
Скачать

зарождению зернограничной трещины; К — константа, зависящая от режима термической обработки (отпуска) и металлургической наследственности (прежде всего, загрязненности стали вредными примесями).

Константы сто и К могут быть определены на осно­ вании оценки аис Для двух структурных состояний ста­ ли с различной величиной исходного аустенитного зерна.

В отличие от стпс зависимость вязкости интеркристаллитного разрушения от величины зерна исследуе­ мой стали 45ХН2МФА подчиняется закону петчевского типа (рис. 49,6) и может быть представлена выраже­ нием

Kic = K0l c + NoD~4 \

Таким образом, в зависимости от реализуемого при испытаниях на Kic микромеханизма распространения трещины необходима дифференциальная оценка крити­ ческого напряжения развития трещины атс, <тИс или егкс. Уровень трещиностой'кости сплавов, разрушающих­ ся путем скола, обусловлен уровнем этой важнейшей характеристики. Микроструктурные аспекты повышения критического напряжения развития трещины рассмот­ рены в обзорной работе Л. И. Тушинского и Л. Б. Ти­ хомировой [152].

Г л а в а VI

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ

ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ТРЕЩИНОСТОИКОСТЬ СТАЛЕЙ

Развитие в течение двух последних десятилетий методов термомеханической обработки стали можно считать важным итогом поисков новых способов повы­ шения ее конструктивной прочности. Как известно, сущность термомеханической обработки состоит в объе­ динении в одном технологическом процессе высокотем­ пературной деформации стали с ее последующим упроч­ нением при охлаждении, обеспечивающим обычно

мартенситное превращение. Следует выделить два основных вида термомеханической обработки, различа­ ющихся температурным режимом деформирования аустенита. Если деформированию подлежит аустенит­ ная фаза при температурах выше порога рекристалли­ зации, то речь идет о высокотемпературной' термомеха­ нической обработке (ВТМО), если же ниже, то о низко­ температурной (НТМО). Детально технологические особенности этих обработок и достигаемые после них свойства изложены в монографиях [153, 154]. Мы огра­ ничимся лишь кратким освещением результатов, касаю­ щихся механических свойств, с более детальным рассмотрением потенциальных возможностей этих обра­ боток как средства повышения трещиностойкости сталей.

В СССР преимущественное развитие получила ВТМО, которая по сравнению с НТМО более универ­ сальна и технологична (может выполняться практиче­ ски на всех калящихся сталях, часто с использованием традиционного оборудования для обработки давлением ограниченной мощности). Вместе с тем ВТМО уступает НТМО по достигаемым абсолютным значениям прочно­ сти, хотя сочетание прочности и пластичности после ВТМО лучше, чем после НТМО.

Многочисленные исследования механических свойств сталей после ВТМО, выполненные преимущественно на гладких образцах, показали1, что прежде всего эта обработка обеспечивает повышение прочности и плас­ тичности машиностроительных сталей в условиях хрупкого (отрывного) разрушения. В частности, это убедительно демонстрируют результаты испытаний' высокоуглеродистой стали 9ХС на сжатие, кручение и изгиб в зависимости от температуры отпуска. Особенно наглядно это подтверждается испытаниями на кручение высокоуглеродистых сталей, когда по виду излома и по­ роговому характеру предельного пластического сдвига можно четко установить переход от хрупкого к вязкому разрушению. С повышением жесткости нагружения при механических испытаниях эффективный с точки зрения влияния ВТМО диапазон температур отпуска расши­ ряется. Для расширения абсолютного диапазона темпе­

1 Романив О. И- Некоторые вопросы прочности н механики раз­ рушения термически и термомеханнчески упрочненных сталей. Авторсф. докт. дне. Львов, 1970.

ратур отпуска, в пределах которого сохраняются струк­ турные изменения, обеспечивающие после ВТМО прирост свойств, следует использовать весьма жесткие

условия испытаний.

Вывод о преимущественном влиянии ВТМО на хрупкую прочность конструкционных сталей следует также из данных о влиянии ВТМО на прочность и плас­ тичность однотипных сталей в зависимости от содержа­

ния

в них углерода. Такая зависимость была изучена

на

углеродистых сталях 30, 40, 45, 60, У8А и УЮ при

кручении и изгибе (отпуск

100°С) [155]. Повышенная

по

сравнению с контрольной

закалкой (КЗ) прочность

и пластичность сталей после ВТМО наблюдается при высоких содержаниях углерода в области хрупких разрушений. Подобная картина имеет место при испы­ таниях гладких образцов на растяжение, что подтверж­ дено исследованиями М. Л. Бернштейна i[T56] на сталях

типа ХГР и К. Мазанца )[157]

на хромоникельмолибде-

новых сталях.

 

изложенного

можно предположить,

На основании

что переход

к

испытаниям на образцах с трещинами

благодаря

кардинальному

увеличению жесткости

испытаний и росту степени трехосности напряженного состояния позволит расширить диапазон эффективного влияния ВТМО на низкоуглеродистые стали. Рассмот­ рим известные литературные данные, касающиеся влия­ ния ВТМО на кратковременную трещиностойкость сталей.

К числу первых работ, в которых было установлено

благоприятное

влияние ВТМО

на

трещиностойкость

низко- и среднеуглеродистых сталей,

следует отнести

исследования,

выполненные

под

руководством

В. С. Ивановой и М. В. Приданцева [158]. Было изу­ чено влияние ВТМО на вязкость разрушения сталей СтЗ, 14Г2 и 35ГС. Для всех указанных сталей установ­ лен экстремальный характер зависимости Kic от степе­ ни обжатия е при ВТМО. С увеличением г, вязкость разрушения вначале возрастает, затем монотонно па­ дает. Максимальный уровень вязкости, разрушения достигается при е= 33%. Прирост вязкости разрушения имеет место в широком диапазоне температур испыта­ ний' от комнатной до —196°С. Любопытно, что для ста­ ли 35ГС, подвергнутой ВТМО и затем обработанной на

отпускную хрупкость (отпуск 500°С,

24 ч; охлаждение

с печыо), уровень Ки такой же, как

и для неохрупчен-

ной, 122—126 кгс/мм*'*. В то же время для охрупченной закаленной стали /Cic= 111 кгс/мм*'2 Таким образом, устранение в результате высокотемпературной термоме­ ханической обработки отпускной хрупкости обусловлено, по крайней ’мере, частично улучшением .сопротивления распространению трещины.

Систематический анализ влияния ВТМО на трещиностойкость конструкционных сталей в связи с изме­ нением в них содержания углерода выполнен в работах под руководством А. П. Гуляева [159] и К. Мазанца [160]. В первом случае объектом исследования были стали типа Х5М2СФ; содержание углерода варьировали

в пределах 0,03—0,7%.

Выплавку стали

вели двумя

способами — открытым

и вакуумным.

Сравнивали

стали в пяти упрочненных состояниях: ВТМО открытой и вакуумной выплавок; НТМО вакуумной выплавки; КЗ открытой и вакуумной выплавок. Для рассматри­ ваемых вторичнотвердеющих сталей финишной терми­ ческой операцией был двукратный отпуск при 510°С, 1,5 ч. Вязкость разрушения оценивали по работе рас­ пространения трещин яр для образцов типа Менаже, которую' определяли методом линейной экстраполяции на нулевой радиус данных, полученных на образцах с различным радиусом надреза. Установлено, что ме­ талл вакуумной выплавки из чистых шихтовых матери­ алов имеет более высокую работу распространения трещин, чем металл открытой выплавки. Применение ВТМО в сочетании с вакуумной выплавкой способст­ вует дальнейшему повышению пластичности и яр. Если в качестве нижней допустимой границы яр принять 3—4 кгс-м/см2, тогда максимальная реализуемая проч­ ность после ВТМО составляет 240 кгс/мм2 по сравне­ нию со 180 кгс/мм2 при обычной закалке. Благоприят­ ное влияние ВТМО было выявлено для сталей с содер­ жанием углерода не выше 0,4%. Авторы работы ,[159] считают, что применение НТМО, несмотря на сущест­ венное повышение ав, не обеспечивает повышения яр, при этом рост прочности за счет НТМО равноценен по­ вышению 0 в за счет увеличения содержания углерода при обычной закалке (на 0,1% С).

В работе Гиспецкой и Мазанца [160] изучали влия­ ние ВТМО на стали типа ХГСНМ в интервале содер­ жаний углерода 0,2—0,5% после низкого отпуска при 100 и 200°С в течение 4 ч. Использование образцов значительных размеров позволило оценивать параметр

Kic. Исследование сталей в низкоотпущенном состоянии (отпуск 100 и 200°С) показало, что ВТМО обеспечива­ ет повышение К\с в значительном диапазоне высоких содержаний углерода, включая 0,5% С (рис. 50). Вместе с тем для стали с самым низким содержанием

Н1с, кгс!мм5/!

Рис. 50. Зависимость между К | с

и о 0 сталей

типа

ХГСНМ в ин­

тервале значений

0,25—0,5%

С

после отпуска их при 200°С:

за­

1 — ВТМО;

2 — контрольная

калка

 

 

 

углерода не обнаружено прироста вязкости разрушения по сравнению с полученным в условиях обычной закал­ ки 'весьма высоким уровнем A’ic=320 кгс/мм3/2. Оценка прироста свойств, выполненная по показателю Q, сви­ детельствует об увеличении после ВТМО критического размера трещины в два раза. Обширное исследование влияния ВТМО на трещиностойкость хромокремнистых сталей типа С2Х выполнено в работах М. Л. Бернштей­ на и С. Н. Платовой [34, с. 272—298]. Кроме ар, опре­ деляли Gia по данным ударных испытаний, а также Kic по результатам статических испытаний цилиндриче­ ских образцов с острым конструктивным надрезом. Такой разносторонний подход позволил авторам рас­ сматривать вопрос о характере корреляционных зависи­ мостей между различными показателями трещиностой-

кости

высокопрочных сталей, в частности

между ар

и Gu.

Установлено, что термомеханическая

обработка

значительно увеличивает ар, причем в наибольшей мере для сталей 20С2Х и 40С2Х (примерно в 2 раза). Для сталей 60С2Х и 80С2Х ар возрастает .несущественно и остается на весьма низком уровне. Переход к стати­ ческим испытаниям на образцах с кольцевым надрезом позволил обнаружить существенный прирост Ас и для стали 60С2Х (табл. 8). Весьма интересно проследить изменение Кс после ВТМО в условиях значительных последеформационных выдержек. Лишь при увеличении

Т а б л и ц а 8. Механические свойства и вязкость разрушения сталей 40С2Х и 60С2Х после ВТМО и КЗ

Сталь

tотп’,

°с

°0,2

6

 

 

 

 

%

кгс/мм

 

 

кгс/мм2

 

 

 

 

 

 

 

 

ВТМО

 

 

 

40С2Х

200

210

180

12

53

250

 

300

195

172

12

55

290

 

 

 

КЗ

 

 

 

 

200

200

165

9 ,5

30

 

 

300

190

160

10

37

 

 

 

 

ВТМО

 

 

 

60С2Х

300

245

225

8

38

 

 

425

220

210

10

35

 

 

500

175

160

1 1 ,5

40

 

 

 

 

КЗ

 

 

 

 

300

220

198

5

27

100

 

425

205

190

7

30

168

 

500

165

148

11

36

205

выдержки свыше 60 с

начинается спад

параметра

Кс, хотя его уровень

сохраняется

более

высоким по

сравнению с КЗ вплоть до выдержек т=600 с.

Данные о

влиянии

ВТМО на

сопротивление рас­

пространению

трещины

целесообразно рассматривать

с позиций эффективности ВТМО при различных меха­ нических испытаниях сталей. Такой анализ был прове­ ден нами с использованием испытаний по методике Б. А. Дроздовского [162]. Исследовали изменение ра­ боты разрушения в результате варьирования степени деформации при ВТМО как для образцов Менаже, так и для образцов с наведенными трещинами усталости. Опыты, проведенные на сталях 40ХС, 60ХС, 9ХС, 20ХНЗА и 37XH3A, показали существование двух типов зависимостей работы разрушения от степени обжатия при обработке — с приростом работы (экстремальная кривая) и без прироста (горизонтальная линия). Уста­ новлено, что независимо от того, оценивается ли полная работа разрушения образца Менаже или работа, за­ траченная на распространение трещины, ВТМО обеспе­

чивает выигрыш в работе разрушения лишь в том случае, когда температура испытания находится ниже верхнего порога хладноломкости данного типа образ­ цов. Из этого следует, что при низких температурах может проявляться эффект ВТМО, скрытый при ком­ натной температуре испытаний.

Прирост вязкости разрушения конструкционных сталей после ВТМО следует рассматривать как резуль­ тат специфического наследования при мартенситном превращении тонкой структуры аустенита, образующе­ гося при горячем деформировании. Всесторонний анализ условий такого наследования при ВТМО дан в моногра­ фии М. Л. Бернштейна [153].

Одним из главных факторов повышения трещиностойкости сталей после ВТМО является образование при обработке развитой полигональной' субструктуры, которая лимитирует размер возникающих при хрупком разрушении трещин гриффитсовского типа и способст­ вует уменьшению при нагружении дислокационных скоплений у препятствий. Согласно М. Л. Бернштейну, возникающие при полигонизации мало- и среднеугло­ вые границы представляют собой полупроницаемые препятствия, вблизи которых возможна релаксация пиковых напряжений путем эстафетной передачи дефор­ мации в соседние объемы, что уменьшает опасность образования хрупкой трещины. Дополнительным факто­ ром повышения хрупкой прочности сталей является диспергирование мартенсита и карбидной фазы после ВТМО. Повышение механических свой'ств низкоотпущенных сталей после ВТМО связано в значительной мере с устранением зернограничной хрупкости и, сле­ довательно, может рассматриваться как результат ос­ лабления при ВТМО приграничных динамических эффектов мартенситного превращения [160] и возник­ новения специфической зубчатости границ [163]. В отличие от ВТМО доминирующий в упрочнении при НТМО «теплый» наклеп матрицы в субграничных объе­ мах ведет обычно к снижению сопротивления распро­ странению трещины конструкционных сталей. Не слу­ чайно достигаемое в этих условиях упрочнение по характеру влияния на другие свойства аналогично влиянию такого тривиального фактора, как повышение содержания углерода.

В заключение необходимо указать, что одним из последствий термомеханической обработки является

анизотропия трещиностойкости сталей. В наибольшей мере она проявляется после ТМО с интенсивными об­ жатиями у сталей с низкой чистотой по неметалличе­ ским включениям. Росту анизотропии способствует также повышенное содержание некоторых легирующих элементов, в частности кремния и марганца. Самый высокий уровень вязкости разрушения достигается при

распространении трещины

поперек

волокон

[162],

самый

низкий — в случае движения

трещины

вдоль

волокон

по направлениям

потенциального расслоения

материала. Рост трещин в указанном неблагоприятном направлении связан с уменьшением работы распрост­ ранения трещины ниже уровня, достигаемого при КЗ. При конструировании изделий из термомеханически упрочненных сталей необходимо стремиться к макси­ мальному использованию эффекта анизотропии вязко­ сти разрушения с учетом вероятного характера распро­ странения в изделии трещин. Любопытны некоторые отличия в структуре излома, связанные с распростра­ нением трещины в изотропном и анизотропном мате­ риалах. Если у изотропных материалов рост работы разрушения после ВТМО проявляется в увеличении в изломе боковых скосов, то у анизотропных повышение работы разрушения сопровождается образованием в из­ ломе ступенек, параллельных линии концентратора. Такие ступеньки возникают в сжатой зоне образца в ре­ зультате расслоения материала вдоль волокон. Рас­ слоения интенсивно тормозят рост главной трещины, фронт которой’ направлен перпендикулярно плоскости расслоения.

Анизотропия трещиностойкости сталей не является неизбежным следствием ТМО и может быть устранена путем поэтапного деформирования 'в различных направ­ лениях в условиях так называемой термомеханической обработки на изотропный материал [164].

В последние годы, кроме традиционных видов термомехалической обработки, включающих мартенситное превращение, получают развитие новые способы, в ко­ торых горячая деформация сочетается с последующим превращением диффузионного типа (ВТМИЗО и ВТМДО) [165, 166]. Обширные исследования, про­ веденные под руководством Л. И. Тушинского, показа­ ли возможность существенного повышения при таких обработках трещиностойкости эвтектоидной стали.

ДРУГИЕ ПУТИ п о в ы ш е н и я вязкости

РАЗРУШЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫХ СТАЛЕЙ

Наряду с термомеханической обработкой в настоя­ щее время разрабатываются и другие способы улуч­ шения вязкости разрушения низколегированных термоупрочняемых сталей.

Отпуск под напряжением. Согласно современным представлениям, развиваемым в работах В. И. Саррака, склонность закаленных сталей' к хрупкому разру­ шению в значительной степени зависит от уровня внутренних остаточных микронапряжений, возникаю­ щих при закалке стали. Поэтому для повышения хруп­ кой прочности представляется целесообразным исполь­ зование релаксационных обработок, обеспечивающих уменьшение пиковых микронапряжений, прежде всего, на границах исходного аустенитного зерна и еозлс частиц второй фазы. К числу таких обработок следует отнести отпуск под напряжением (ОПН), предложен­ ный В. И. Сарраком с сотрудниками1. До настоящего времени не производили оценку названной обработки с точки зрения трещиностойкости, ограничиваясь лишь определением характеристик кратковременной прочно­ сти, главным образом сопротивления малым пластиче­ ским деформациям.

Нами [167] проведено комплексное исследование влияния ОПН на характеристики кратковременной прочности и вязкости разрушения, а также сопротив­ ления усталости закаленной стали 50ХН. В соответст­ вии с рекомендациями работы [168] и на основании характера изменения механических свойств при растя­ жении был выбран режим ОПН. Закаленную сталь подвергали кратковременному нагреву при воздействии растягивающих напряжений на цилиндрических образцах в диапазоне 0,5—0,8 о0,2- Было установлено, что наи­ большее повышение сго,2 по сравнению с обычным низким отпуском при той же температуре достигается при ОПН продолжительностью не более 3—5 мин. Как следует из табл. 9, ОПН обеспечивает существенное по­ вышение сопротивления стали малым пластическим деформациям при сохранении исходного уровня плас-

1 Саррак В. И., Суворова Г. О., Энтин Р. И. Способ обработки стали. А'вт. свид. № 269185. «Открытия, изобрст., пром. образцы, топ знаки», 1970 № 1-5, с. 29.

Т а б л и ц а 9. Влияние отпуска под напряжение^ на механические свойства сталей

Обработка

°в

°0,2

%

тв

то,з

тпц

0 . %

" 2

 

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

кгс/мм2

 

 

кгс/мм*

*

£ о*

7

2“

 

 

 

 

 

х

О

«

Отпуск

 

при

177

13,7

182

ПО

92

33,2

76

76

 

2Ю0°С

 

2J9

 

ОПН

при

рас­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тягивающей

на­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

грузке

(а —-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 8 tTo,2 ,

 

/ =

203

13,3

184

128

123

33,1

87

85

 

= ( 1

мин)

 

223

 

ОПН

при

кру­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тящей нагрузке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(т^Д го .з,

t =

189

13,6

184

135

130

34,7

 

83

 

= 1;

мин)

.

. 226

 

 

тичности. Несмотря на выявленную после ОПН^ анизо

тропик» пределов текучести и пропорциональности, эти

ipuumu предслии

 

пазличных видов

механиче-

характеристики в условии: ргдли

 

ь1шаЮтся.

ских испытании (растя^кени<- п

 

 

по; шшпиицу

ме

В

соответствии с таким изменением традиционных

п

соответствии с таки

пр

также

к повышению

ханических свойств

ОПН

 

 

б 9). Одновре-

вязкости разрушения на

0 /о ^

 

 

 

о п н

на

п ре .

менно установлено благопр»*

 

 

ется ДОПОЛНИтель-

дел выносливости при изгио *

РР

 

 

* 1с и ff i для

ньш доказательством хорош

 

f8I].

 

 

 

 

В сорвете”

данными работы

[81]

заслуживает

 

а соответствии с да ктивносхи

использования

для

внимания изучение

эфФЦ

сталей

и другИх

видов

ре-

повышения Кю закалена

 

числе ,обработки По ре­

лаксационных обработок

 

По-видимому, релакса-

жиму циклической

трен»** быть

ИСПОльзованы

и

для

ционные обработки,

моГУ

 

холоднодеформирован-

улучшения вязкости

Ра3”')алей'

 

 

 

стали. При-

ных и патентированных^

-

 

 

 

 

Ускоренный отпуск в1варЬирование

режима

отпуска

нимая во внимание, чт°п0М управления вязкостью разявляется важным фактОР ,сследовать влияние ускоренрушения, целесообразно истики трещиностойкости заного отпуска на харак^1 использованию скоростного 'каленных сталей. Работа jX схалей, начатые В. Д. Са-

электроотпуска закаленРь киевской школой металлофиловским и продолжении'6

зиков, показали, что, реализуя высокие скорости наг.рева (от 100 до 10 000°С/с), можно изменить последова­ тельность протекающих при отпуске процессов, сдвинуть температурные интервалы превращения при отпу­ ске к более высоким температурам и тем самым суще­ ственно повысить механические свойства стали. В осно­ ве метода скоростного отпуска стали лежит эксперимен­ тально подтвержденная гипотеза о том, что степень очи­ стки твердого раствора от углерода зависит от температу­

ры нагрева и почти не зависит

от времени

выдержки

при ней. При изотермической

выдержке

равновесная

концентрация углерода (для данной температуры) до­ стигается достаточно быстро и в дальнейшем остается постоянной [169]. Достижение номинальной очистки матрицы от углерода в условиях незавершенности дру­ гих процессов (рекристаллизации феррита, сфероидизации карбидов), протекающих при данной температуре отпуска, способствует формированию специфического структурного состояния электроотпущенной стали, ко­ торому соответствуют повышенные механические харак­ теристики.

Нами была сделана попытка использовать ускорен­ ный отпуск (скорость нагрева до 25°С/с) закаленной стали 7X3 с целью повышения ее механических свойств, в том числе вязкости разрушения. Сравнительно высо­ кая скорость нагрева при отпуске позволила добиться сквозного и равномерного прогрева балочных образцов сечением 17X13 мм. Электроотпуск осуществляли на специальной установке путем контактного электрона­ грева. Время выдержки после достижения образцом за­ данной температуры отпуска составляло 2—3 с, после чего образец охлаждался масляным душем.

Механические свойства образцов после двухчасового печного и ускоренного отпусков показаны на рис. 51. Ускоренный отпуск во всем исследованном интервале температур способствует повышению прочностных ха­ рактеристик. Если судить по уровням со,2 и ав, то уско­ ренный отпуск приводит к сдвигу протекающих при от­ пуске процессов примерно на 100°С. Характеристика пластичности ф при этом практически не меняется. Из­ менение Kic носит более сложный характер. С одной стороны, .печной отпуск фиксирует весьма вялое измене­ ние Kic вплоть до 300°С и довольно резкий рост вязко­ сти разрушения в диапазоне температур отпуска 400— 500°С. После ускоренного отпуска отсутствует первый

участок слабого изменения Ки, а резкое повышение Ки начинается уже после отпуска при 200°С. Максимальный прирост К и наблюдается в интервале 350—450°С, в ко­

тором вязкость разрушения электроотпущенных образ­ цов на 30% больше, чем

после традиционной

печ­

 

 

 

 

 

 

ной обработки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Переходя

к

рассмот

 

 

 

 

 

рению причин улучшения

 

 

 

 

 

прочности и вязкости раз

 

 

 

 

 

рушения,

 

необходимо

 

 

 

 

 

принять во внимание, что

 

 

 

 

 

скороди3,, обработка

су°

 

 

 

 

 

щественно

меняет харак­

 

 

 

 

 

тер и

последовательность

 

 

 

 

 

протекания

структурных

 

 

 

 

 

1

ревращений при отпуск*

 

 

 

 

 

J.

В

то

время

как

 

 

 

 

 

процессы очистки

решет­

 

 

 

 

 

ки Феррита

от углерода

 

 

 

 

 

успевают практически за­

 

 

 

 

 

вершиться

в промежутке

 

 

 

 

 

времени ускоренного на!

 

Температура отлусла, °С

грева

до требуемой тем­

 

пературы отпуска, укруп­

Рис.

5J.

Влияние

ускоренного

нение карбидов и их сфе-

электроотпуска

ча

механические

роидизация

произойти

не

свойства стали 7X3.

 

Светлые

обозначения — обычный

успевают. Кроме того

из-

отпуск

продолжительностью 2ч;

n!m H0’

ЧТ0

УСК0Рен'ный

черные — ускоренный

электроот­

пуск

(по приведенной схеме)

отпуск

сохраняет

по сра-

 

 

 

 

 

вненито

с печнылуг

с этиМ/пГ''"'' УР°ВеНЬ напРяжений

и

рода. Вероятно

стание прочности

f

 

процессами и связано возра-

соответетиии

И И УлУчшенне вязкости

разрушения. В

Мешковым, ускоренный отн?™ "’ развнваем.ыми Ю‘ Я-

мам, близким к указанньш УСп’ вьшолняемыи по Режи' текания П » ттт указанным, приводит к смещению про­

зой м ЛРт

*

пРевращений при отпуске. Таким обра-

У?кооеннп Рптп<Э

8 пР?те“ нин II превращения в стали,

некие в rm v

Ущенной при 350°С, обусловливает сохра-

вие в стялиУКТУРе остат„очного аустенита. Его присутст- 400°С N/гглм ’ 0ТПУи^енн°й в интервале температур 300—

тор повыше<нияРДСсСМаТРИВаТЬ КЭК лополнительный Фак'

з е о н о ° Л ^ ^ Я теРмическ°-я обработка на сверхмелкое Р ■ НесмотРя на парадоксальный вывод о благопри­

ского типа с сегментовидной трещиной. Методы оценки /(ic на таких образцах предложены в работе [172].

Цилиндрические образцы диаметром 17,5 мм подвер­ гали различным видам поверхностной финишной обра­ ботки: точению, алмазному шлифованию, обкатке ро­ ликами и фрикционной упрочняющей' обработке (ФРУО). Последний вид обработки, предложенный Ю. И. Бабеем [173], заключается в специальном фрик­ ционном выглаживании поверхности, сопровождающем­ ся возникновением специфических нетравящихся «белых слоев». Уровень остаточных сжимающих напряжений в поверхностных слоях, определяемых методом стравли­ вания, приведен для каждой обработки в табл. 10.

Т а б л и ц а 10. Влияние остаточных напряжений на вязкость разрушения стали 40Х

Вид поверхностной обработки

о

т

кгс/мм V*

 

 

 

 

 

кгс/мм2

 

 

 

 

Исходные

образцы

 

0

0

140

Алмазная

шлифовка

 

—80

0

148

Электрокорундовая шлифовка

52

0

135

Обкатка роликами

 

- 9 0

15

Ц61

Специальное точение

обра­

— 160

54

184,

Фрикционно-упрочияющая

-142

0

1,72

ботка . . . .

обра­

Фрикционно-упрочияющая

— 170

7

■192

ботка +

обкатка

 

После обработки на каждом образце наносили сег­ ментовидный острый надрез, в устье которого цикличе­ ской тренировкой образца при -плоском изгибе наращи­ вали усталостную трещину. Таким образом, несмотря на наличие сегментовидного надреза, в остающейся ненадрезанной части круглого сечения сохранялась самоуравновешенная система остаточных осевых напряжений.

Испытания образцов на изгиб показали, что, не­ смотря на неоднородность поверхностно упрочненного слоя и сердцевины образцов, диаграммы разрушения отвечали требованиям, которые предъявляются при

оценке

вязкости разрушения в условиях плоской дефор­

мации,

а излом в целом имел отрывной характер. Это

позволило вести по диаграммам разрушения

расчет ус­

редненных значений

аналогично оценке

трещино­

Марганцем или молибденом. В частности, разработаны экономнолегированные мартенситно-стареющие стали с содержанием не более 12% Ni, упрочняемые при ста­ рении введением меди или молибдена [174]. Как пра­ вило, механические свойства таких сталей не превыша­ ют свойств обычных высокопрочных сталей (например, низкоотпущенной 45ХНМФА), а надежные данные об их трещиностойкости отсутствуют. Мы рассмотрим наи­ более распространенные и лучше всего изученные ста­ ли, содержащие 18% Ni.

Мартенситно-стареющие стали с 18% Ni подразде­ ляются на три класса в соответствии с достигаемым уровнем прочности (140, 175 и 210 кгс/мм2). При этом необходимый уровень прочности обеспечивается глав­ ным образом изменением в стали содержания титана и молибдена. Стали первого класса практического рас­ пространения не получили из-за низкого уровня проч­ ности. Типичным представителем высокопрочной мар- тенситно-стареющей стали третьего класса является сталь Н18К2М5. Разработаны также стали с содержа­ нием 20 и 25% Ni без кобальта и молибдена. Диспер­ сионное упрочнение этих сталей определяется легирова­ нием их титаном, алюминием и ниобием. Несмотря на столь высокое содержание никеля, вязкость у этих ста­ лей невысокая, поэтому широкого распространения они не получили.

Недосягаемое в традиционных сплавах сочетание •прочности и трещиностойкости у мартенситно-старею- щих сталей реализуется в случае использования их при термической обработке весьма эффективных механиз­ мов упрочнения. Термическая обработка МСС заключа­ ется в закалке и последующем старении, которое осу­ ществляется обычно при выдержке в интервале темпе­ ратур 400—550°С.

Первоначальный акт упрочнения мартенситно-старе- ющих сталей при их термической обработке определя­ ется мартенситным превращением при закалке, когда на базе пересыщенного твердого раствора легирующих элементов в железе образуется высокопластичная и достаточно прочная матрица. Необходимо отметить ха­ рактерную особенность мартенситного превращения в выооконикелевых безуглеродистых сталях. Если в обыч­ ных конструкционных сталях высокопрочное состояние достигается благодаря образованию пересыщенного твердого раствора внедрения углерода в решетку желе-

 

 

 

 

 

 

Содержание

Сталь

С

Мп

Р

S

S1

N1

Сг

 

Н 18К8М З

* 3 0 ,0 3

^ 0 , 1

< 0 , 0 1

< 0 , 0 1

< 0 , 1

17— 19

Н 18К7М 5

* 3 0 ,0 3

* 3 0 ,1

< 0 , 0 1

< 0 , 0 1

< 0 , 1

17— 19

Н 18К 9М 5

* 3 0 ,0 3

* 3 0 ,1

< 0 ,0 1

< 0 , 0 1

< 0 , 1

17— 19

D6AC

0 ,4 5

0 ,6 9

0 ,0 0 8

0 ,0 0 6

0 ,2 6 0 ,5 5

1 ,4 9

Н И

0 ,4 3

0 ,2 5

0 ,0 1

0 ,0 0 7

0 ,9 6

5 ,1 2

A ISI4340

• 0 ,4 0

0 ,7 0

0 ,2 5 1 ,8 0

0 ,8 0

40Х

0 ,4 0

0 ,6 8

0 ,0 1

0 ,0 1

0 ,9 8

Н 50

0 ,3 7

0 ,6 2

0 ,0 0 8

0 ,0 0 3

1 ,0 8

5 ,0 3 j

за (мартенсит внедрения), то в мартенситно-стареющих сталях ограниченная растворимость легирующих эле­ ментов ведет к формированию пересыщенного твердого

раствора элементов замещения

в низкотемпературных

а- и е,-модификациях железа

(мартенсит

замещения

[174]

). Механические свойства

мартенсита

замещения

могут

быть весьма различны и. зависят от характера

легирования. В результате закалки в мартенситно-ста­ реющих сталях образуется тонкая структура с малым размером фрагментов, областей когерентного рассеива­ ния и с высокой плотностью дислокаций (вплоть до 10“ см-1).

Наибольший вклад в упрочнение мартенситно-старе­ ющих сталей вносит старение мартенсита. Известно [175] , что мартенсит замещения характеризуется по­ вышенной чувствительностью к степени пересыщения твердого раствора, обусловливающей высокую интенсив­ ность процессов его старения при отпуске. Фазовый со­ став выделений, образующихся при старении, опреде­ ляется характером легирования сталей. К числу важ­ нейших выделений в МСС следует отнести NieTi, Ni3Mo, NiTi и другие соединения. По-видимому, начальное об­ разование сегрегаций, когерентно связанных с матри­ цей, определяется узлами дислокационной сетки или концентрационной неоднозначностью. Режим старения мартенситно-стареющих сталей является важнейшим фактором, влияющим на их механические свойства. Он зависит как от температуры, так и продолжительности старения. Повышение температуры старения и увеличе­ ние его продолжительности сопровождаются первона-

элементов, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а0 ,2 ’

К 1С

V

Мо

Т1

AI

Со

кге/мм2

3/

кге/мм

 

3 , 0 - 3 , 5

0„|1,5— 0,;2|5

0,г0;>— 0,1 i5t

8 - 9

141

350— 560

— 4 , 6 - 5 , 1

0,У3— 0,;5

0,j05— OtlO|7

7— 8 ,5

176

316— 525

4 ,7 — 5 ,2

Q..5— 0,7

0|,0|5— 0„ 15

8 ,5 — 9 ,5

211

280— 450

0 ,0 8

1 ,0 8

_

_

141

280— 316

0 ,5 7

1 ,3 3

_

183

2 1 0 - 2 3 0

0 ,2 5

_

_

183

190— 210

_

_

166

130

1 ,12

1 ,4 0

160

105

чально ростом предела текучести и падением вязкости разрушения. Однако при правильном выборе режима старения, несмотря на уменьшение пластических свойств, может быть обеспечено весьма благоприятное сочетание 00,2 и Kic- В качестве примера укажем на мар-

тенситно-стареющую сталь с 8% Ni и 4% Мо

[175],

для которой в результате старения в течение 1

ч

при

475°С была достигнута максимальная прочность.

 

дис­

При этом в структуре сплава были замечены

персные выделения второй фазы диаметром 40—50 А. Дальнейшее увеличение выдержки привело к перестариванию стали, которое выразилось в нарушении коге­ рентности частиц, их коагуляции и в итоге в падении прочности. Необходимо отметить, что вариация режи­ мов старения (температура, выдержка) является дейст­ венным средством управления механическими свойст­ вами, в том числе параметром Kic, значения которого

для мартенситно-стареющих сталей' могут колебаться в широких пределах.

Представление об уровнях прочности и вязкости разрушения, которые могут быть реализованы в МСС и аналогичных им по степени упрочнения углеродсодер­

жащих конструкционных сталях, можно получить из данных табл. 11.

Кроме легирования и старения, известны и другие способы воздействия на механические характеристики мартенситно-стареющих сталей. В работе [176], прини­ мая во внимание распространенное мнение о благопри­ ятном влиянии измельчения зерна на прочность сталей, изменяли величину зерна мартенситно-стареющей стали

варьированием температуры аустенитизации от 800 до 1200°С. При этом удалось получить структуры, в кото­

рых средний размер аустенитного зерна различался

в

25 раз (соответственно 20 и 500 мкм).

Известно,

что

увеличение размера аустенитного зерна снижает ф

и

а1Ъ в то время как вязкость разрушения

Kic практиче­

ски нечувствительна к величине зерна. Поскольку

при

испытаниях образцов с трещинами реализовался вяз­

кий (чашечный) микромеханизм распространения тре­ щины, характерный для материалов с предельно высоким уровнем вязкости разрушения, то отсутствие кор­ реляционной связи между трещиностойкостью и разме­ ром зерна не является неожиданным.

МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ

Метастабильные аустенитные стали (MAC), именуе­ мые часто трип-сталями, представляют собой новый класс конструкционных сталей с уникальным, недости­ жимым для других материалов сочетанием прочности и вязкости. Эти сплавы можно рассматривать как итог реализации структурных принципов механики разруше­ ния при создании новых конструкционных сплавов. В основе механических эффектов мартенситно-стареющих сталей лежит их способность упрочняться в результа­ те мартенситного превращения, протекающего в процес­

се пластической деформации аустенита.

 

мар­

Впервые идея использования для упрочнения

тенситного

превращения,

протекающего при

деформа­

ции, была

осуществлена

более

пятидесяти лет

назад

Р. Гадфилдом при разработке

высокоуглеродистых и

высокомарганцовистых сталей,

упрочняемых

перекри­

сталлизацией’, инициируемой

пластической

деформа­

цией. Впоследствии мартенситное у-нх-превращение при пластической деформации аустенитных сталей изуча­ лось в связи с разработкой новых высокомарганцови­ стых и нержавеющих сталей в работах 1['177, 178].

Необходимо отметить, что в большинстве упомяну­ тых работ речь шла о наведенном мартенситным пре­ вращением упрочнении, сопровождающемся существен­ ным падением пластичности и вязкости. Было показано [1179], что в мартенситно-стареющих сталях подбором химического состава и режима предварительной де­ формационной обработки может быть обеспечено одно­

временное повышение прочности и пластичности. Это достигается в результате увеличения в процессе пласти­ ческой деформации под воздействием мартенситного превращения скорости деформационного упрочнения. Первоначально в упомянутых работах речь шла о ста­ лях невысокой прочности. Впоследствии Зекеем и Пар­ кером1 был запатентирован новый класс сталей' повы­ шенной прочности и пластичности, которые и представ­ ляют основную группу трип-сталей.

Сочетание высоких значений прочности и пластич­ ности в этих сталях достигается путем тщательного под­ бора химического состава и режима низкотемператур­ ной термомеханической обработки. Химический состав сталей должен быть подобран так, чтобы после гомоге­ низирующей аустенитизации при 980—1200°С и после­ дующего охлаждения сталь находилась в аустенитном

состоянии, т.

е. точка Ми — температура начала мар­

тенситного

превращения — лежала ниже комнатной

температуры. Этому требованию должна удовлетворять и точка Мд — температура начала мартенситного пре­ вращения при деформации. Согласно Зекею и Паркеру, такие условия выполняются при комплексном легиро­ вании стали нижеперечисленными элементами в сле­ дующих пределах: 0,2—0,5% С; 8—14% Сг; 8—32% Ni; 0,5—2,5% Мп; 2,0—6,0% Мо; до 2,0% Si.

В табл. 12 приведены типичные составы MAC, свой­ ства которых будут рассмотрены ниже. Низкотемпера­ турная термомеханическая обработка, а также теплая деформация MAC проводится при температурах, не пре­ вышающих температуры рекристаллизации со степенями обжатия не ниже 10%. НТМО обеспечивает предва­ рительное упрочнение MAC благодаря деформационно­ му упрочнению и последующему деформационному ста­ рению. Деформационное старение связано с выделени­ ем карбидов, приводящим к обеднению матрицы кар­ бидообразующими элементами и, как следствие, к су­ щественному повышению Мд выше комнатной' темпера­ туры. При механических испытаниях такой стали на растяжение после указанной обработки под действием пластической деформации в потенциальной области возникновения шейки происходит фазовая у-«х-перег кристаллизация с образованием мартенсита деформации.

* зекей В„ Паркер И. Пат. (США), 3488231, 1970.

Т а б л и ц а 1,2. Химический состав метастабильных аустенитных сталей, %

Условное обозначение стали

С Сг N1 Мо Мп SI

Условное обозначение стали

С Сг Ni Мо Мп Si

1

0,31

8,9

8,3

3,8

2,02

1,92

5

0,6

9,0

8,0

3,7

2,0

2,0

2

0,23

Ю,1

22,0

4,0

1,48

6

0,25

8,8

8,3

2,1

3

0,26

8,8

5,5

2,0

1,7

7

0,20

13,5

9,0

3,0

2,0

1 , 0

4

0,20

13,5

8,8

2,9

2,0

2,0

 

 

 

 

 

 

 

Это локально упрочняет данную область и препят­ ствует дальнейшему сосредоточению в ней дефор­ мации. Таким образом вовлекаются в пластическую де­ формацию и затем упрочняются соседние участки материала. Указанный ход процесса упрочнения в MAC обеспечивает реализацию при разрушении высоких уровней прочности и пластичности. Кроме химического состава, для полной реализации трип-эффектов важное значение имеет выбор режимов и способа теплой де­ формации.

Рассмотрим вкратце

потенциальные

возможности

MAC с точки зрения традиционных механических

свойств, которые были изучены в первую

очередь.

В

отличие от данных работы [185] по исследованию MAC

с низким уровнем прочности (со,2

^ 1 0 0

кгс/мм2)

и осо­

бо высокой

пластичностью (6 5 = 7

0 %)

в исследовании

Зекея J[il'80]

на сталях

составов

1 и 2

 

(см. табл.

12)

указывается

на возможность получения

после

теплой

прокатки сто,2 более 2 0 0

кгс/мм2 при удлинении 65

более

25%. Такое феноменальное сочетание прочности и пла­ стичности недостижимо на традиционных конструкци­ онных умереннолегированных сталях и даже превосхо­ дит возможности безуглеродистых мартенситно-старею- щих сталей.

Оценки механических свойств трип-сталей при рас­ тяжении дают основание надеяться на получение высо­ ких показателей их сопротивления распространению трещины, когда пластическая деформация протекает в условиях сложного трехосного напряженного состояния. Уже первые оценки вязкости разрушения, хотя и вы­

полненные на образцах недостаточно представительных размеров, позволили констатировать, что рассматривае­ мые метастабильные аустенитные стали характеризу­ ются, кроме высокой прочности, исключительно высо­ ким уровнем сопротивления распространению трещины.

По приближенным оценкам на листовых образцах с односторонней трещиной для сталей типа 3 и 4 (см. табл. 12) вязкость разрушения может достигать 1000 кгс/мм3/2. При этом было установлено существен­ ное падение вязкости разрушения по мере роста скоро­ сти испытаний. Полагают, что увеличение скорости на­ гружения замедляет отвод тепла из активированного деформацией района у-мх-превращения, вследствие че­ го могут подавляться процессы образования мартенси­ та. При этом весьма неожиданным оказалось влияние скорости нагружения на характер излома образцов, ис­ пытанных на вязкость разрушения. С увеличением ско­ рости испытаний макроизлом менялся от плоского от­ рывного к срезному. Это является косвенным доказа­ тельством подавления процессов мартенситного превра­ щения при высокоскоростном разрушении MAC.

Были сделаны попытки [180] определить Kic тех же сталей на образцах толщиной 12,7 мм. Даже в услови­ ях низкотемпературных испытаний (—196°С) при ао,2=162 кгс/мм2 значения параметра Kic сохранялись на. уровне 500 кгс/мм3/2. Эти оценки не могут быть при­ няты безоговорочно, поскольку при указанных испыта­ ниях зона пластической деформации охватывала около 7з толщины образцов, поэтому определение величины Kic было весьма приближенным. В соответствии с реко­ мендациями ASTM в данном случае толщина образца должна была быть не менее 25 мм.

Наиболее полное исследование вязкости разрушения трип-сталей было выполнено Антоловичем [86], кото­ рый изучал сталь с повышенным содержанием углерода (0,6% С, сталь типа (5, см. табл. 12). Автором была выбрана оригинальная методика оценки вклада трипэффекта в вязкость разрушения указанной стали. На образцах толщиной 12,7 мм проведена оценка Kic в двух температурных интервалах — выше и ниже 0°С (рис. 52). В то время как при испытаниях в низкотем­ пературном интервале образуется мартенсит деформа­ ции, при температурах, превышающих 0°С, наблюдалась деформация аустенита. Экстраполяция правого участ­ ка кривой Kic на рис. 52 к 0°С дала возможность оце-

Klc,№/t1t13k

Рис. 52. Температурная зависи­ мость вязкости разрушения трипстали, деформированной на 75% при 400°С:

1 — при испытании образуется мар­ тенсит деформации; 2 — мартенсит деформации не образуется

Температ ура испытания, °С

нить вклад трип-эффекта в вязкост^ разрушения метастабильной аустенитной стали. Разница между значе­ ниями Ki* полученными при наличии мартенситного превращения, и экстраполированными значениями вяз-*

кости разрушения аустенита A

, составляет

200 кгс/мм3/2, или 60% от общей

величины Kic- Автор

связывает столь значительный уровень &К\ГЖ с энер­ гией деформации, необходимой, для образования в устье трещины мартенсита.

Результаты микроструктурного анализа метастабильной аустенитной стали в устье продвинутой’ трещи­ ны на образцах, предназначенных для оценки вязкости разрушения, подтверждают значительный вклад мар­ тенситного превращения в прирост сопротивления рас­ пространению трещины. Установлено, что в соответст­ вии с представлениями механики упруго-пластического разрушения в устье трещины образуется зона, декори­ рованная мартенситными иглами. В соответствии с об­ щепринятыми представлениями об изменении формы и размера зоны пластической деформации зона мартен­ ситного превращения меняет конфигурацию по мере пе­ рехода от внутренних к наружным слоям образца. Вме­ сте с тем мартенситная зона немногим меньше полной зоны пластической деформации. Сравнительный анализ микроструктуры образцов, выполненный после испы­ таний на растяжение и на вязкость разрушения, пока­ зывает, что трехосное напряженное состояние уменьша­ ет размеры мартенситной зоны.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Проведенный анализ свидетельствует о том, что вяз­ кость разрушения, эта важнейшая характеристика кон­

структ-ивной .прочности, может изменяться в весьма ши­ роких пределах в зависимости от состава стали, спосо­ бов металлургического передела и последующих термической и других видов упрочняющих обработок. Для сталей диапазон реализуемых значений' параметра Kic находится 'в пределах >50—600 кге/мм3/2. Падение вяз­ кости разрушения до уровня указанной нижней границы имеет место у высокоуглеродистых низкоотпущенных сталей при oo,2=200-f-260 кге/мм2. Верхние уровни зна­ чений этого диапазона достижимы только для двух новых классов конструкционных сплавов —мартенситно- стареющих и метастабильных аустенитных сталей. Весь­ ма любопытно, что такие рекордные уровни Kic обеспе­ чиваются В высокопрочном СОСТОЯНИИ при (70,2— 120-^ 4-180 кге/мм2. Что касается низкопрочных низкоуглеро­ дистых сталей, которые зарекомендовали себя как тра­ диционные высоковязкие материалы, то их возможности

ограничиваются уровнем

/<ic=350 кгс/мм3/2 при 0 0 ,2 =

= 50 кге/мм2.

металлургическим фактором

Поскольку основным

упрочнения низко- и умереннолегированных сталей при­ нято считать содержание углерода, на рис. 53 представ­

лены

соответствующие

зависимости, характеризующие

диапазон и верхнюю

границу достигаемых

значений

Кю

в состоянии низкого (100—200°С) и

высокого

(400—500°С) отпусков. Эти зависимости построены на основании имеющихся наиболее характерных и доста­ точно достоверных литературных данных без учета ха­ рактера легирования сталей, выплавленных без ис­ пользования специальных способов рафинирования.

Повышение содержания углерода обусловливает резкое снижение К\с для сталей с мартенситной струк­ турой. В то же время высокий отпуск существенно уве­ личивает /Стс средне- и высокоуглеродистых сталей. Та­ ким образом, для обеспечения надлежащего уровня вяз­ кости разрушения сталей с повышенным содержанием углерода вполне оправданной является тенденция к использованию при их термической обработке высокого отпуска или улучшения. В ряде же случаев применять высокоотпущенные стали недопустимо из-за необходи­ мости обеспечения высокого уровня прочности и твер­ дости. Вероятно, целесообразно раздельно проводить анализ повышения вязкости разрушения низкоотпущен­ ных и высокоотпущенных сталей еще и потому, что распространение трещины в низко- и высокоотпущен-

ных сталях происходит по различным микромеханиз­ мам, при реализации которых становятся решающими различные структурные факторы упрочнения, г Рассмотрим с указанных позиций низкоотпущенные

высокопрочные стали. Для тех случаев, когда, кроме высокой прочности (соответственно и твердости), не­ обходимо обеспечить предельно высокий уровень вяз­ кости разрушения умереннолегированных сталей, пре­ жде всего приобретает важное значение правильный' вы­ бор содержания углерода. В диапазоне содержания 0,4—0,6% С наблюдается резкий спад К\с после закал­ ки, что связано в первую очередь с образованием двой­ никованного мартенсита. К другим структурным факто­ рам, способствующим снижению вязкости разрушения низкоотпущенных сталей, следует отнести наличие в структуре ферритных включений, а также верхнего бейнита. Влияние остаточного аустенита на вязкость раз­ рушения неоднозначно и зависит от его количества и распределения в микроструктуре стали. Существенное влияние на проявление названных факторов оказывает

.характер легирования сталей.

К наиболее эффективным способам улучшения меха­ нических свойств низкоотпущенных сталей, включая вязкость разрушения, следует отнести ВТМО и обра­ ботку на сверхмелкое зерно (СМ3). Согласно литера­ турным данным, рис. 53,я иллюстрирует некоторые воз­ можности названных обработок, применительно к низ-

коотпущенным сталям. Действенным средством повы­ шения Kic высокопрочного мартенсита оказалась закал­ ка с перегрева, которая позволяет для низкоотпущенных сталей приблизить значения указанного параметра до уровня, характерного для высокоотпущенных ста­ лей. Вместе с тем ввиду общеизвестного ухудшения других показателей конструктивной прочности такую обработку рекомендовать для практики нецелесооб­ разно.

В определенной мере вязкость разрушения низкоотпущенных сталей зависит от чистоты по примесям и, следовательно, состава по неметаллическим включени­ ям. Некоторое снижение Kjc умереннолегированных низ­ коотпущенных сталей может быть обусловлено также наличием нерастворенных при закалке карбидов.

Для низкоотпущенных сталей распространение тре­ щины в условиях плоскодеформирова-нного состояния обычно связано с межзеренным разрушением. При этом дополнительным фактором зернограничной хрупкости могут являться рабочие среды, обусловливающие выде­ ление и проникновение водорода по границам исходного аустенитного зерна. Микромеханизм распространения трещины во всех случаях, и особенно для низкоотпу­ щенных сталей, отражает влияние на вязкость разру­ шения структурных и металлургических факторов. Пе­ реход от зернограничного распространения трещины к квазискольному, и тем более микровязкому, является показателем благоприятного воздействиях таких факто­ ров на вязкость разрушения низкоотпущенных сталей.

Термически упрочненные (высокоотпущенные и улуч­ шенные) легированные стали являются наиболее рас­ пространенной категорией конструкционных сплавов с высоким уровнем трещиностойкости. Для таких ста­ лей в широком диапазоне содержаний углерода — от

низких до высоких — обеспечивается уровень Kjc не ни­ же 190 кгс/мм3/2 (рИС# 53,б).

Что касается верхнего предела значений Kic, кото­ рый может быть обеспечен благодаря рациональному подбору состава и режимов термической обработки, то для ниакоуглеродистых сталей существенного прироста по сравнению с низким отпуском не наблюдается. В то же время вязкость разрушения стали с содержанием 0,35—0,55% С может быть существенно улучшена пу­ тем надлежащей ^чистки от вредных примесей. Обеспе­ чение высокой чистоты по неметаллическим включени­

ям, а также диспаргизация карбидной фазы являются важными условиями повышения вязкости разрушения высокоотпущенных сталей, для которых распростране­ ние трещины происходит заведомо по микромеханизму образования и коалесценции пустот в окрестности ча­ стиц второй фазы. Что касается высокоуглеродистых сталей (с содержанием углерода более 0,7%), то для них .независимо от чистоты и характера легирования значения Kic выше 220 кгс/мм3/2 практически не дости­ гаются. Для таких сталей представляются перспектив­ ными развиваемые в последнее время новые способы диапергизации и субструктурного упрочнения пластин­ чатого перлита [99, 161].

Подводя итог анализу влияния различных металлур­ гических и структурных факторов на кратковременную

трещиностойкость

конструкционных

сталей,

рассмот­

рим сводную диаграмму их конструктивной

прочности

/C icоо,2 дЛя комнатной

температуры

испытаний

(рис. 54).

вытянутая

вдоль

обеих осей полоса

Центральная,

гиперболического типа характеризует достижимые со­ четания Kic и сгод в термоупрочненных сталях со сред­ ним и повышенным содержанием углерода. Значитель­

ная ширина

полосы свидетельствует о

существенном

влиянии на

показатели конструктивной

прочности

со­

става сталей

по легирующим элементам

и примесям,

а

также способа термической обработки. Резкое измене­

ние направления полосы с выходом

на крутой, почти

вертикальный

участок

при ао,2 < 1 4 0

кгс/мм2 связано с

реализацией

вязкого

микромеханизма распространения

трещины. В то же время нижнее «крыло» полосы в об­ ласти ао,2>160 кгс/мм2 соответствует интерскольному и квазискольному механизмам.

Примыкающая к центральной полосе слева область в верхней части диаграммы отражает возможности низ­ коуглеродистых сталей. Местоположение этой области свидетельствует о том, что при определенных значениях вязкости разрушения среднеуглеродистые легированные стали имеют определенные преимущества перед низко­ углеродистыми, обеспечивая более благоприятное соче­ тание Kic м (То,2 -

На рис. '54 отдельные области иллюстрируют воздей­ ствие на показатели 'конструктивной прочности ВТМО и обработки на сверхмелкое зерно. Из диаграммы следует, что .в ряде случаев, когда стоимость материала изделия

54. Обобщенная диаграмма коп-

 

'уктивной

прочности коиструкциоч-

К1с, кгс/мм 3/2

к сталей

 

 

 

 

 

 

имеет определяющее

зна-

 

чение,

 

для

о'беспечения

 

высокой

 

трещиностой-

 

кости

 

предпочтительно

 

использовать ТМО и СМ3

 

традиционных легирован­

 

ных сталей

вместо

мар-

 

тенситно-стареющих.

 

 

Одна ко последние име­

 

ют непревзойденный уро­

 

вень вязкости разрушения

 

в условиях высокой проч­

 

ности материала изделий.

 

Чистота

Н° неметалличе­

 

ским

включениям

имеет

 

важное значение

для уг-

бйг, т т г

леродсодержащих сталей,

обработанных на средний

 

уровень прочности. В то же время в отличие от высоко­ прочных сталей, обработанных на мартенсит, чистота становится важнейшим фактором повышения вязкости разрушений мартенситно-стареющих и трип-сталей.

На основании анализа диаграммы, представленной на рис. 54, хочется еще раз подчеркнуть общее эмпири­ ческое праИИЛ0> которое определяет рациональность ис­ пользований тех или иных структурных и металлурги­ ческих фаНтоРов повышения вязкости разрушения вы­ сокопрочных сталей: для достижения максимального уровня К\с Иелес°образно воздействие таких факторов, которые ирй испытаниях на Kjc способствуют переходу

низкоэнерг0емких способов распространения трещины путем скол*1 к распространению трещины по вязкому

микоомеха0измУСамо собой разумеется, что в области микоовязкИ* разрушений необходима своя широкая грааиия изло^ов п0 характеру рельефа, отвечающих ши-

д ц

„ „„^пазону значений

Kic, реализуемых в рамках

этогсГ мщщРмех3иизма (от

150 и до 500 кт ф иЩ .

В закчю ение «^сообразно с рассматриваемых по-

»

СОпо^тавить конструкционные стали с перспектив-

ЗИЦИР сппаРами’ пРежде всего титановыми и алюминиеными ^а^нализа литературных данных по титановым

Рнс. 55. Трещиностойкость металлических материалов:

/ — конструкционные стали; 2 — титановые сплавы; 3 — алюминиевые сплавы

оплавам, вьшолненного Б. А. Колачевым и др. [19], а также из обзоров по алюминиевым сплавам [9, 18], на рис. 55 представлены возможности трех названных ти­ пов сплавов.

Технический титан характеризуется высокой вязко­ стью разрушения. Однако из-за низкой прочности по сочетанию достигаемых значений Kic и оъд он не имеет примуществ перед низкоуглеродистыми сталями. Что же касается высокопрочных титановых сплавов (<тв=120-г- 4 - 2 0 0 кгс/мм2), то они по уровню вязкости разрушения сравнимы с аналогичными по прочности углеродсодер­ жащими сталями.

Преимущества новых мартенситно-стареющих и трипсталей в этом смысле очевидны.

Алюминиевые сплавы с позиций принятой’ для ста­ лей градации следует отнести к категории низкопрочных сплавов. Соответствующая им на рис. 55,а область свидетельствует о неблагоприятном по сравнению со сталями сочетании Kic и сго.2- Весьма любопытно, что столь низкие уровни Kic, не превышающие 120 мгс/мм3/2, реализуются в условиях распространения трещин по вязкому микромеханизму. В этом проявляется специфи­ ка дисперсионного упрочнения алюминиевых сплавов, являющегося основным фактором уменьшения их вяз­ кости разрушения ло мере роста прочности при старе­ нии [ 18],

Вместе с тем определенные преимущества алюмини­ евых и титановых сплавов становятся очевидными, ког­ да для работы конструкции приобретает значение трещиностойкость, отнесенная к удельной прочности a0,z/q, где q — плотность сплава. Как следует из рис. 55,6, размер критического дефекта при высоких уровнях удельной прочности наибольший для титановых спла­ вов. В области низкой прочности с этой точки зрения стали уступают алюминиевым сплавам. Важным преи­ муществом алюминиевых и титановых a -сплавов явля­ ется их нечувствительность к температуре испытаний [43], что определяет перспективу их использования как хладостойких конструкционных сплавов. Должна быть отмечена также высокая коррозионная стойкость тита­ новых сплавов, которая имеет особое значение на ста­ дии образования в изделиях трещиновидных дефектов. Изделия из титановых сплавов с готовыми трещино­ видными дефектами с точки зрения коррозионного ра­ стрескивания существенных преимуществ по сравнению со сталями не имеют и уступают сталям по скорости роста усталостных трещин.

Из представленных данных следует, что вязкость разрушения, выраженная параметром Kic, характеризу­ ется высокой' чувствительностью к структурно-металлур­ гическим факторам и должна повсеместно использовать­ ся как количественная мера трещиностойкости металлов и сплавов. Использование этого параметра в качестве одной из основных характеристик механических свойств дает возможность эффективно вести разработку спла­ вов с высоким сопротивлением хрупкому разрушению, а также рационально выбирать режимы их термической и других видов упрочняющих обработок.

Вязкость разрушения вместе с пределом текучести определяет несущую способность сплавов по величине критического дефекта, который может рассматриваться как своего рода страховочная константа материала. В свою очередь знание критического дефекта как функ­ ции состава сплава и его термической обработки дает возможность вести конструирование изделий, не прибе­ гая к их предварительным натурным испытаниям. Тес­ ная корреляционная связь Къ~ с характеристиками суб­

критического роста дефектов подчеркивает универсаль­ ное значение этой характеристики трещиностойкости и для материалов, несущая способность которых опреде­ ляется вероятными процессами субкритического разви­ тия трещины.

Вязкость разрушения является несомненно опреде­ ляющим показателем сопротивления хрупкому разру­ шению высокопрочных сталей. Вместе с тем в силу спе­ цифики процессов хрупкого разрушения пластичных сталей низкой’ и средней прочности, а также значи­ тельных, пока непреодолимых методических трудностей, с которыми сопряжена оценка их вязкости разрушения, переходные температуры хрупкости, оснрванные на из­ мерении ударной вязкости, по-прежнему остаются основ­ ной характеристикой сопротивления хрупкому разруше­ нию. Вполне возможно, что с развитием эффективных методов оценки вязкости разрушения на малогабарит­ ных образцах1 будут получены надежные данные о кор­ реляционных зависимостях между переходными темпе­ ратурами и вязкостью разрушения — более предпочти­ тельным критерием, чем переходные температуры.

Параметр Kic не следует рассматривать как какуюто универсальную константу хрупкого разрушения ма­ териалов типа сопротивления отрыву. Вместе с тем современные представления о вязкости разрушения поз­ воляют нам по-новому посмотреть на возможность су­ ществования и оценки такой универсальной характе­ ристики.

Вязкость разрушения в условиях плоской деформа­ ции является новой константой материала, характери­ зующей сопротивление 'макрохрупкому распространению трещины в заданных температурно-скоростных условиях кратковременного нагружения. Для материалов с низ­ кой вязкостью разрушения, когда распространение тре­ щины идет по какому-либо из трех рассмотренных окольных микромеханизмов, уровень Kic опосредствован другой структурно чувствительной характеристикой — сопротивлением окольному разрушению. Эта величина, по-видимому, в большей мере может считаться универ­ сальной константой материала, чем КгСу поскольку не зависит (или слабо зависит) от температуры испытания

1 С этой точки зрения в настоящее время возлагаются большие надежды на методики, основанные на оценке /'интеграла [16, 17].

и скорости нагружения. Однако значение этой констан­

ты для данной

структуры материала сохраняется

только в рамках

условий испытаний,

обеспечивающих

реализацию данного микромеханизма

распространения

трещины. Для материала с высокой вязкостью разру­ шения, когда распространение трещины идет по микровязкому механизму, оценки трещиностоикости, исходя из критического напряжения, не являются правомер­ ными, и тогда возникает необходимость использования деформационных критериев разрушения.

Безусловно, параметр Kic не учитывает сопротивле­ ния материала на стадии зарождения трещины в глад­ ких образцах,- а также в образцах с конструктивными концентраторами. Указанное обстоятельство может являться причиной несоответствия оценок хрупкой прочности по Kic и традиционным методам, базирую­ щимся на ударной вязкости и пороге хладноломкости. В частности, такое несоответствие обнаружилось при оценке влияния перегрева при закалке высокопрочных сталей, а также необратимой отпускной хрупкости.

В последних случаях, как и во всех других, величина Kic дает лишь адекватное отражение сопротивления распространению трещины и не может являться мерой сопротивления материала на стадии зарождения тре­ щины. Поскольку влияние различных металлургических и структурных факторов на обе стадии процесса раз­ рушения часто не является однозначным, то для полной оценки конструктивной прочности сплавов необходимо сочетание нового метода испытаний на К \с с традици­ онными методами испытаний, прежде всего с методом ударной вязкости. Следует, однако, подчеркнуть, что в то время, как вязкость разрушения, выраженная пара­ метром /<1с, является сопоставимой количественной мерой трещиностойкости сплавов, наши представления о сопротивлении зарождению трещины на основе тра­ диционных испытаний носят лишь качественный харак­ тер. Таким образом, необходимость решить проблему оценки сопротивления материалов хрупкому разруше­ нию ставит на повестку дня вопрос о разработке такого инженерного, но физически обоснованного кри­ терия сопротивления зарождению трещины, каким стал благодаря развитию линейной механики разрушения параметр Kic для стадии распространения трещины.

1 . — «Физико-химическая механика материалов», 1975, N° 5,

с. 3—9.

2 . Панасюк В. В., Андрейкив А. Е Ко в ч и к С. Е. «Физико-хи­

мическая механика материалов»,

1976, № 2,~с. 10—17.

3. Прикладные вопросы вязкости

разрушения. Пер. с англ. Мм

«Мир», 1968. 552 с. с ил.

Копьев 'И. М. и др. — В кн.:

4. Иванова В. С.3 Гуревич С. Е.,

Усталость и хрупкость металлических материалов. М., «Наука», 1968, с. 49—96.

5.Браун У.,Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации.

Пер. с англ. М., «Мир», 1972. 248 с. с ил.

6 . Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Ковчик С. Е. Методы оцен­ ки трещиностойкости конструкционных материалов. Киев, «Нау­ мова думка», 1972. 380 с. с ил.

7. Черепанов Г П. Механика хрупкого разрушения. М., «Наука»,

1974. 640 с. с ил.

8 . Партон В. 3., Морозов Е. М. Механика упруго-пластического разрушения. М., «Наука», 1974. 416 с. с ил.

9.Кудряшов В. Г., Смоленцев В. И. Вязкость разрушения алю­ миниевых сплавов. М., «Металлургия», 1976. 295 с. с ил.

10.Фонштейн Н. М. — МиТОМ, 1976, N° 8 , с. 66—78.

И.Дроздовский Б. А., Фридман Я. Б. Влияние трещин на механи­ ческие свойства конструкционных сталей. М., Металлургиздат,

1960. 260 с. с ил.

1 2 . Гуляев А. П. — «Заводская лаборатория», 1967, N° 4, с. 473— 475.

13. Леонов М. Я., Панасюк В. В. — «Прикладна мехашка», 1959,

т.5, N° 4, с. 391—401.

14.Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому раз­ рушению. Пер. с англ. М., «Мир», 1972. 440 с. с ил.

15.Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М., «Металлургия», 1975. 456 с. с ил.

16. Черепанов Г. П. — «Прикладная математика и механика», 1967,

т. 31, вып. 3, с. 376—488.

17.Rice J. R. — «Joum. Appl. Mech.», 1968, v. 35, p. 379—385.

18. Hahn G. T.,

Rosenfielcl A. R. — «Metallurgical Transactions»,

1975, v. 6 A,

N° 4, p. 653—667.

19.Колачев Б. А., Ливанов В. А., Буханова А. А. Механические свойства титана и его сплавов. М., «Металлургия», 1974. 544 с.

сил.

20.Бернштейн М. Л. Прочность стали. М., «Металлургия», -1-974. 200 с. с ил. (Сер. «Успехи современного металловедения»).

21.Романив О. И., Куиын М. А., Петрина Ю. Д., Зима 10. В. —

«Физико-химическая механика материалов», 1974, т. 1 0 , N° 2,

с. 3—11.

22.Карпенко Г В., Романив О. ,Н., Кукляк Н. Л. — «Заводская лаборатория», 1968, N° 8 , с. 1001—1004.

23.Pellisier G. — «Eng. Fract. Mech.», 1968, N° 1, p. 13.

24. Иванова В. С., Кудряшов В. Г — «Проблемы прочности», 1970, N° 3, с. 17—19.

25.Гнып И. П., Бакши О. А., Похмурский В. //., Шрон Р. 3. — «Физико-химическая механика материалов», 1975, N° 2 , с. 52— 57.

26.

Вессел

Э., Кларк У., Прайл У. — В кн.: Новые методы оценки

 

сопротивления

металлов

хрупкому разрушению. Пер. с

англ.

27.

М., «Мир», 1972, с. 213-244.

№ 1, р.

1—6 .

Curry

D. A., Knott J. F. — «Metal Science», 1976,

28. Hyzak

J. M.,

Bernstein

I. M. — «Metallurgical

Transactions»,

 

1976, v. 7A, № 8 , p. 1217—1224.

 

 

29.ГриОнев В. H.t Гаврилюк В. Г., Мешков Ю. Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. Киев, «Наукова думка», 1974. 230 с. с ил.

30.Романив О. Н., Зима Ю. В., Петрина Ю. Д. «Физико-хими­ ческая механика материалов», 1973, № 1, с. 3—8 .

31.Романив А. Н., Крипякевич Р. И. — «Заводская лаборатория», 1972, № 6 , с. 738—740.

32.Da Silva Р. S. Р., Brook R .— In: «Mech. Behaviour of Materials»

ISMS, 1972, v. 1, p. 513—524.

33.Kula E. В., Antcil A. A. — «J. of Materials», 1969, №“4, p. 817— 841.

34.Вязкость разрушения высокопрочных материалов. Пер. с англ.

М., «Металлургия», 1973.

35.

Keijiro

N., Iiideo

Т. — «J. Jap.

Inst. Metals», 1973,

v. 37, № 7,

36.

р. 754—763.

 

Microfractography»,

Philadelphia,

Spitzig

W. A. — In: «Electron

 

ASTM, STP 453,

1969, p. 90—110.

 

37.Романив О. H., Зима Ю. В., Карпенко Г В. Електронна фрактограф!я змщнених сталей. Киев, «Наукова думка», 1974. 250 с.

38.Касаткин Б. В. Структура и микромеханизм хрупкого разруше­ ния стали. Киев, «Техшка», 1964. 264 с. с ил.

39.Писаренко Г. С., Козуб 10. И., Солуянов В. Г — «Проблемы

40.

прочности», 1975, № 7, с. 3.

 

 

p. 697.

Pelloux

R. М. N. — «Eng. Fract. Mech.», 1970, v. 1,

41.

Brothers

A. /. — In:

Applications of Electron

Microfractography

 

to Materials Research, Philadelphia, ASTM STP 493,

1971, p. 3—

42.

if9.

 

Fatigue and

Fracture

Toughness-Cryoge­

Campbell J. E. — In:

 

nic Behaviour, Philadelphia, ASTM

STP 557,

1974,

p. 3—25.

43.Vishnevsky C., Steigerwald E. A. — In: Fracture Toughness Te­ sting at Cryogenic Temperatures. Philadelphia, ASTM STP 496,

1971, p. 3—26.

44.Nakamura H. — In: Mechanical Behaviour of Materials. JSMS, 1972, v. 2, p. 503—512.

45.Максимович Г Г Микромexаничеекме исследования свойств металлов и сплавов. Киев, «Наукова думка», 1974, 241 с. с ил.

46.Кортен, Шумейкер А. К. — «Теоретические основы инженерных расчетов. Серия D», 1966, № 1, с. 97.

47.Шумейкер А. К-, Роулф С. Т. — «Теоретические основы инже­ нерных расчетов. Серия D», 1969, № 3, с. 201—209.

48.Краффт Дж. М., Ирвин Дж. Р. — В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. Пер. с англ. М., «Мир», 1968, с. 187—209.

49. Ярема С. Я., Машок Э. М. — «Физико-химическая механика материалов», 1973, N° 2, с. 61—70.

50.Хартбоэр К>— В кн.: Ударные испытания металлов. Пер. с англ. М., «Мир», 1973, с. 123—156.

51. Панасюк В. В., Ковчик С. Е. — ДАН СССР, 1962, т. 146, № I, с. 82—85.

52.Карпенко Г В., Василенко И. 'И. Коррозионное растрескивание сталей. Киев, «Техшка», 1971. 192 с. с ил.

53.Джонсон Г — В кн.: Разрушение. Т. 3. Пер. с англ. М., «Мир», 1976, с. 729—775.

54.Черепанов Г П. — «Физико-химическая механика материалов»,

55.

1973, № 6 , с. 62.

 

 

 

 

Романив О. Н., Никифорчин Г Н., Петрина Ю. Д. — «Физико­

.56.

химическая механика материалов», 1974, № 1, с.

16.

Бере­

Романив О. Н.,

Кукляк Н. Л Н и к и ф о р ч и н

Г Н.,

 

зюк И. А. — «Физико-химическая механика материалов»,

1974,

57.

№ 5, с. 80—85.

Петрина Ю. Д. — «Физико-химическая механи­

Романив О. И.,

58.

ка материалов», 1972, № 3, с. 12—15.

 

 

Романив О. Н., Петрина Ю. Д., Зима Ю. В. «Физико-химиче­

59.

ская механика материалов»,

1972, N° 4, с. 35—38.

1971,

Дейнега В. А.,

Гиренко В.

С. — «Проблемы прочности»,

N° 12, с. 60.

60.Шумейкёр Л. К. - ФХММ, 1969, N° 3, с. 193—200..

61.Purely /. L., Schewchuk J. — «J. of. Mater.», 1972, N° 1, p. 24.

62.Srawley J. — «Proc. ASTM», 1962, v. 62, p. 734.

63.Романив О. И., Вываль И. П., Дякив И. Р. «Физико-химиче­ ская механика материалов», 1969, N° 1 , с. 118—121.

64.Романив О. Н., Кукляк Н. Л., Петрина Ю. Д. «Физико-хи­ мическая механика материалов», 1973, '№ 2, с. 5—11.

65.Гиспецка Л., Мазанец К. — «Физико-химическая механика ма­

 

териалов»,

1968, N° 5, с. 517—524.

6

6 . Das S. К., Thomas G. — «Trans. ASM», 1969, v. 62, p. 659—676.

67. Романив О. H. — «Заводская лаборатория», 1975, N° 8 , с. 1004—

 

1007.

Макамура. — В кн.: Физическое металловедение.

6

Ъ. Джин-Ичи

Т.3. Пер. с англ. М., «Мир», 1968. с. 87—148.

69.Садовский В. Д. Структурная наследственность в стали. М., «Металлургия», 1973. 206 с. с ил. (Сер. «Успехи современного металловедения»).

70. Parker Е. R., Zackay V. F. — «Eng. Fract. Mech.», 1973, v. 5,

р. 147—165.

71.Lai G. G., Wood W E.t Clark R. A., Zackay V. F., Parker E. R.

«Metallurgical Transactions», 1974, v. 5, № 7, p. 1663—1670.

72.

Wood W. E. — «Eng. Fract. Mech.», 4975,

v. 7, № 2, «р. 219--234.

73.

Вознесенский В. В.,

Добриков

А. А.,

Изотов В. И.,

Коз­

 

лов А. П. — ФММ, 1975, т. 40, с. 92—101.

 

 

 

74. Лазько В. Г., Карчевская Н. И.,

Овсянников

Б. М. — «Пробле­

 

мы прочности», 1977, № 1, с. 101—105.

 

 

 

75. Голубев С. С.,

Пермяков В. Г

Свешников В. Н. — В кн.: Ле­

 

гирование и хрупкость

стали.

Киев,

НТО

Машпром,

1971,

 

с. 224—228.

 

 

 

 

 

 

 

76.

Дьяченко С. С., Фомина

О. Н. — МиТОМ, 1970, № 1, с. 9—13.

77.

Романив О. Н.,

Ткач А. Н., Гладкий Я. Н., Зима Ю. В. — «Фи­

 

зико-химическая механика материалов»,

1977, № 3, с. 27—31.

78. Балтер М. А. — МиТОМ,

1956, № 5, с. 33—40.

 

 

79.

Козырев Г В., Топоров Г В .— МиТОМ,

1973, № 12, с. 45—47.

80.

Zackay V. F.,

Parker

Е. R., Wood W. Е. — In: Proc. 3-d Int.

 

Conf. Strength Metals and Alloys. Cambridge, Chapman and Hall,

 

1973, v. 1, p. 175—179.

 

 

 

 

 

 

81.Романив О. Н., Деев Н. А., Сорокивский И. С. «Физико-хи­ мическая механика материалов», 1973, № 3* с. 54—59.

82.Романив О. Н., Деев Н. А., Сорокивский И. С. «Физико-хи­ мическая механика материалов», 1975, № 1, с. 41—47.

83. Аксенов Г И., Иферов А. М., Сахарова В. Н., Яковлев Б. Н.

В ки.: Металловедение и термическая обработка. М., Машгиз, 1961, с. 5—11.

84.Могутное Б. М., Саррак В. И., Суворова С. О. — В кн.: Несо­ вершенства кристаллической решетки и мартенситные превра­

щения. М., «Наука», 1972, с. 80—93.

85.

Robinson

/. N.t Tuck С.

W.— «Eng. Fract. Mech.», 1972,

v. 4,

 

 

p. 374—392.

Singh B. — «Met. Trans.»,

1971, v. 2, p. 2435.

8 6

. Antolovich S.,

87.

McCoy R. A.,

Gerberich

W. W.,

Zackay

V. F.— «Met. Trans.»,

 

 

1970,

v. 1,

p. 2031.

N. B.,

Hopkins

В. E. — «Eng.

Fract.

8 8

. Evans

P.

R.

V O w e n

Mech.», 1971, v. 3, № 4, p. 463.

89. Демкин Ю. И., Овсянников Б. М., Тамерина И. А. — «Пробле­

мы прочности», 1975, № 7 с. 66—71.

90. Thorton Р. А. — «J. of Mater. Science», 1971, р. 347—356. 91. Eriksson К. — «J. Metalls», 1975, v. 4, № 3, p. 131—139(a).

92.Драшнский А. С., Петров Ю. M., Трефилов В. {И. — Украинский физ-И'ческий журнал, 1968, т. 13, N° 9, с. 1535—1639.

93.Krafft J. М. — «J. Appl. Mater. Res.», 1964, N° 4, р. 8 8 .

94.

Гуляев А. П. Чистая

сталь. М., «Металлургия»,

1975.

184 с.

95.

с ил-

 

Hemtnings Р. L. — «Trans. ASM»,

1969,

v. 62,

Gerberich W. W.,

96.

p. 541.

Silva

P. S.

P. — «Int. J. of Fracture»,

1976,

v.

1 2 ,

Brook R-,

97.

№ 1, P- 27—32.

 

 

 

 

 

 

 

147.

Баронов С. M. — «Изв. АН СССР. Металлы», 1975, т. 3, с.

98.

Baker A. J., Lauta F. J.,

Wei R. P. — In: Structure and

Properties

 

of iHtra-High-Strengh

Steels,

Philadelphia,

ASTM,

STP,

370,

 

1965, P. 3—29.

 

 

АН СССР.

Серия

техи. наук»,

99. Тушинский

Л. И. — «Изв. СО

100

1966, вып. 2 , N° 6 , с. 28.

 

 

Behavior

of

Solids.

Rice F Р->

Johnson М. А. — In: Inelastic

N.J. McGraw Hill, 1970, p. 641.

101.HahO 'G- T., Rosenfield A. R. — In: Proc. 3-d Int. Conf. Fracture. Munich, S. Verlag, 1973, p. 142.

102.

Priest

A. N. — In:

Effect

of Second Part Particles on the Mecha­

103.

nical Properties

of

Steel.

London, ISI, 1971, p. 134.

Ritchie

R. O.,

Knott J.

F. — «Acta Metallurgica», 1973, v. 2 1 ,

p.639.

104.Ahtnad 5. A., Kyder D. A., Davies T. Y — «Eng. Fract. Mech.»,

1975, v. 7, p. 357—365.

105 LOQrinow A. W Phelps E. H. — «Trans. ASME», 1975, v. 1,

• p 274—284.

106.Walier R- F> Chandler W. T. National Aeronautics and Space Ad­ ministration Report CR-12 4410, 1973, Oct., p. 215.

107. Литвин A. K-, Ткачев В. И. — «Физико-химическая механика материалов», 1976, т. 12, № 2, с. 27—30.

108.Карвенко F. В., Крипякевич Р. И. Влияние водорода на свой­ ства стали. М., Металлургиздат, 1962. 260 с. с ил.

109 Типилко В- М., Алферов К. С., Сапиро В. С. — «Сталь», 1971,

‘ № 10, с- 942—943.

ПО. Тупилко В. М., Никифорчин Г

И., Романив О. Н.,

Зи­

ма Ю. В. — «Физико-химическая

механика материалов»,

1975,

6 , с. 89—94.

111.Стародубов К. Ф-, Узлов И. ГСавенков В. Я. и др. — «Тер­

мическое упрочнение

проката». М., «Металлургия», 1970. 368 с.

с ил.

Sims

С. Е. — «Trans. AIME», 1944, № 145,

112. Zappfe С. A.,

р.225—237.

113.Troiano A. RBlanchard Р. — «Mem. Scient. Rev. Metallurgic»,

114.

1969, v. 57, р. 409—422.

1952,

N° 169,

p. 842—843.

Petch N. /., Stables

P. — «Nature»,

115.

Vaughan H. G.t de

Morton M. E. — «British Welding Journal»,

116.

1957, Jan.», № 1, p. 40.

Phys.

Chem.»,

1972, v. 76,

Oriani R. A. — «Вег.

Bunsenges

p. 848—857.

117.Hawthorn J. R., Mager T. R. — In: Fracture Toughness, Philadel­ phia, ASTM STP 514, 1972, p. 151—163.

118.Rolfe S. T., Novak S. R. — In: Review of Developments in Plane

Strain Toughness Testing. Philadelphia, ASTM STP 463, 1970,

p.124—159.

119.Sailors R. H., Carten H. T. — ln: Fracture Toughness. Philadel­

120.

phia, ASTM STP 514, 1972, p. 164—191.

Mech.»,

1971, v.

3,

Malkin

J., Tetelman A. S. — «Eng. Fract.

121.

p. 151—167.

 

160.

 

Krafft

Sullivan A. — «Trans. ASM», 1963, v. 56, p.

in

122. Jones M. H., Brown W. F. — In: Review

of Developments

 

Plane Strain Fracture Toughness Testing. Philadelphia, ASTM

 

STP 463, 1970, p. 8 6 .

 

 

 

123. Олейник H. В., Ню Ван Куст. — «Проблемы прочности», 1976,

№ 1, с. 72—78.

124.Steigerwald Е. А. — In: Review of Developments in Plane Strain

 

Fracture Toughness Testing. Philadelphia, ASTM STP 463,

1970,

125.

p. 1 1 0 .

 

 

 

 

меха­

Бернштейн M. Л., Платова С. H. «Физико-химическая

126.

ника материалов», 1972, № 1, с. 19—25.

 

 

 

Докварс В. Е.,

Лик Д. А. — В кн.: Высокопрочная сталь. М.,

 

«Металлургия»,

1965, с. 57—89.

Reviews in

Solid

127. Stoloff

N. S., Duqutte

D. J. — «CRC Critical

 

State Science», 1974, September, p. 615—687.

8 , c. 39—95.

128. Шур E. А., Киселева T

Я. — МиТОМ, 1976,

129.

Hahn

G. T., Rosenfield

A. R. — In: Application

Related Pheno­

 

mena

in Titanium Alloys. Philadelphia, ASTM

STP 432,

1968,

p. 6—32.

130.Weiss V. — In: Mechanical Behavior of Materials, Kyoto, JSMS, 1972, v. 1, p. 458—474.

131.Marin J., Ulrich B. H.t Hughes W. P. NACA Techn. Note N° 2425, 1951, p. 17.

132.Neuber H. — «Konstruction», 1967, v. 2 0 , p. 245.

133.Weiss V. — In: Proc. 3-d Int. Conf. Fracture. Munich, S. Verlag, 1973, p. 111.

134.Tetelman A. S., Wilshaw T. R. — In: Proc. 2-d Int. Conf. on Fracture, Brighton, Chapman and Hall, 1969, p. 219.

135.

Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Ковчик С. Е .«Физико-хи­

136.

мическая механика материалов», 1977, № 2, с. 120—122.

Черепанов Г. П. — «Прикладная математика и механика», 1976,

 

т. 40, вып. IV, с. 720—728.

137.

Романив О. Н., Ткач А. Н., Зима /О. В .— МиТОМ,

1976, N° 8 ,

138.

с. 16—20.

Mech.»,

1971,

v. 7,

Thotnasson Р. Е. — «Int. Journ. of Fracture

139.

N° 7, p. 409—419.

Phys. Solids»,

1974,

Griffith J. R., Owen D. R. J. — «J. Mech.

v. 19, p. 419.

140.Hill R. Mathematical Theory of Plasticity, London, Oxford Uni­ versity Press, 1950, 306 p.

141.Макклинток Ф. А. Ирвин Дж. P. — В кн.: Прикладные вопросы

вязкости разрушения. Пер. с англ. М., «Мир», 1968, с. 143—186.

142.Cottrell А. Н. — «Ргос. Roy. Soc.», 1965, v. А285, р. 34.

143.Irwin G. — «J. Appl. Mater. Research», 1964, v. 3, N2 4, p. 65.

144. Ritchie R. O., Rice J. R. — «J. Mech. Phys. Solids», 1973, v. 21,

145.

p. 395—410.

 

 

В

Sever

W. L. — «Met. Trans.», 1976,

Ritchie

R. O., Francis

146.

v. 7A, N° 6 , p. 831.

V. F. — «CRC Critical Reviews in Solid

Sta­

Parker E. R., Zackay

147.

te Science», September,

1974, p. 591—613.

 

Hahn G. A, Hoagland

R. G., Rosenfield A. R. — «Met. Trans.»,

148.

1971, v. 2, N2 2, p.

537.

 

T. R.f

Rau C. A. — «Int. Journ.

of

Tetelman A. S.,

Wilshaw

149.

Fracture Mechanics»,

1968, v. 4, N° 2, p. 147—157.

 

Oates G. J. — «J. Iron

Steel Inst.», 1968, v. 206, p. 930—935.

 

150.

Wilshaw

T. R R a u

C. A.,

Tetelman A. S. — «Eng. Fract. Mech.»

 

1968, v.

1, N2 1, p.

191.

 

 

 

 

151.Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. Изд. 3-е. М., «Металлургия», 1970. 375 с. с ил.

152.Тушинский Л. ИТихомирова Л. Б. «Физико-химическая ме­ ханика материалов», 1975, N° 5, с. 10—23.

153.Бернштейн М. Л. Термомеханическая обработка металлов. Т. 1., 596 с. Т. 2. 568 с. М., «Металлургия», 1968, с ил.

154.Ромашв О. М., Черепанова Г. /. Термомехашчне змщнення

155.

сталь Киев, «Паукова думка», 1966. 219 с. с ил.

18.

 

Романов О. Н., Кукляк Н. Л .— МиТОМ, 1969, N° 4, с.

 

156.

Бернштейн М. Л. —МиТОМ, 1965, № 7, с. 21.

 

205.

 

157.

Hyspecka LMazanec /С. — «J. of

ISI»,

1967, № 12, р.

Ко­

158.

Приданцев М. В.,

Иванова В.

С.,

Кудряшов В. Г.,

159.

тик Э. М. — «Заводская лаборатория»,

1966, N° 10, с.

1261.

 

Гул№в А. П., Ким-Хенкина А. М .— МиТОМ,

1969, №

12, с. 28.

160

Huspecka L., Pahuta

Р., Mazanec

К Memoires

Scientifiques

Re-

'vue de Metallurgie, 1971, t. LXV. Ill, N2 5, c. 305—312.

161.Гордиенко Л. К Субструктурное упрочнение металлов и спла­

 

вов. М., «Наука», 1973. 224 с. с ил.

 

162. Романив

О. Н., Дякив И. Р К у к л я к Н. Л. «Физико-химиче-

163.

скаи механика материалов», 1971, № 2, с. 24—27.

 

Садовский В. Д. — ФММ, 1964, т. 17, вып. 6 , с. 845.

 

164. Романив

О. И.,

Козак Б. В. — «Физико-химическая

механика

 

материалов», 1967, N2 2, с. 205—210.

 

165.

Тушанский Л. И. — МиТОМ, 1974, № 4, с. 23.

 

166

ЗайМ°аский В. А., Сидоренко В. И. — «Изв. вуз. Черная метал-

■лургия»,

1977, N2 3, с. 137—140.

вып. 61,

167.

Романив

О. И.,

Деев И. А. — «Металлофизика», 1975,

с. 43—50.

168.Алексеева Л. Е., Саррак В. 'И., Суворова С. О., Энтин Р. /7.— «Ст0 ль>>» 1972, N° 3, с. 259,

169. Гриднев

В. Н., Мешков

Ю. Я.,

Ошкадеров С. П.,

Трефи­

лов В.

И. — Физические

основы

электротермического

упрочне­

ния стали. Киев, «Наукова думка», 1963. 335 с. с ил.

 

170.Паркер Л. Ф., Добковский Д. С. — В кн.: Сверхмелкое зерно в металлах. Пер. с англ. М., «Металлургия;, 1973, с. 135—163.

171.Шпинов Е. Д., Энтин Р. И. — ФХОМ, 1976, № 6, с. 99—103.

172.Романив О. Н., Кукляк Н. Л., Крыськив А. С. «Физико-хи­

мическая механика материалов», 1977, № 4, с. 28—32.

173. Бабей Ю. И. — «Физико-химическая механика материалов», 1975, № 2, с. 3—14.

174.Бирман С. Р. Экономнолегированные мартенситно-стареющие стали. М., «Металлургия», 1974. 205 с. с ил.

175.Перкас М. Д., Кардонский В. М. Высокопрочные мартенситно-

176.

стареющие стали. М., «Металлургия», 1970. 224 с. с ил.

Inst.»,

Kawabe

Yoshikumi, Kanao Masao. — «J.

Iron and

Steel

 

.),

1974, v. 60, № 2, p. 269—283.

 

 

 

178.

Й чев

И. H. — МиТОМ, 1965, N° 7, с. 36.

И, с. 5.

Гуляев А. П., Афонина В. М. — МиТОМ,

1971, №

179.

Bresanelli J., Moskowitz А. — «Trans.

Quart.»,

1966,

v. 59,

p.223.

180.Gerberich W. W., Hernmings P. L., Merz M. D., Zackay V F.

«Trans. ASM», 1968, v. 61, p. 843.