Структура металла и хрупкость стальных изделий
..pdfТ а б л и ц а 8.1. Равномерное удлинение до образования шейки ер
|
|
|
|
|
|
°в. |
|
|
е\э |
Материал |
|
|
Обработка |
|
даН/мы* |
расчет |
экспери |
||
|
|
|
|
|
|
даН/мм* |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мент |
Армко-желс- |
Рекристаллиаационный от |
38 |
14 |
0,24 |
0,18 |
||||
30 |
жиг |
|
|
|
73 |
62 |
0,058 |
0,068 |
|
Сталь 30 |
Нагрев 900, электроотпуск |
||||||||
|
до |
600 °С при нагреве, с |
|
|
|
|
|||
Сталь 30 |
v = |
10 град/с |
|
81 |
67 |
0,066 |
0,062 |
||
То же, |
v = |
1000 град/с |
|||||||
Сталь 30 |
Нагрев 1100, закалка, элек |
101 |
92 |
0,034 |
0,027 |
||||
|
троотпуск |
600 °С, |
v = |
|
|
|
|
||
Сталь 70 |
= |
10 |
град/с |
|
126 |
109 |
0,052 |
0,037 |
|
То же, |
v = |
100 град/с |
|
||||||
Сталь 70 |
Нагрев 900, закалка, элек |
130 |
115 |
0,044 |
0,039 |
||||
|
троотпуск 600 °С, |
v — |
|
|
|
|
|||
|
— 10 |
град/с |
|
|
|
|
|
риментально зависимость предела прочности от размера зерна в форме уравнения Холла — Петча была получена в работе [86].
Таким образом, с физической точки зрения предел прочности не представляет собой такой механической характеристики, которая содержала бы какие-либо специфические принципиально важные особенности микропроцесса деформирования и поэтому является только технической характеристикой металла, удобной в связи с простотой ее экспериментального определения по максимуму несу щей способности металла при растяжении. Поэтому физический смысл характеристики ств эквивалентен ее механической интерпре тации и сводится к значению деформирующего напряжения, равному коэффициенту деформационного упрочнения металла по (8.6).
Равномерное удлинение материала при растяжении ер представ
ляет собой характеристику пластичности, отражающую склонность металла к деформационному упрочнению до момента потери механи ческой устойчивости деформирования (8.11).
Полученные аналитические выражения для ав в (8.12) и ер в
(8.11) связывают их со структурными и деформационными парамет рами металла и позволяют производить количественную оценку их значений расчетным путем. Величина ер также в большей степени
представляет собой технически важное свойство* чем физически ин тересную характеристику металла.
8.1.3. Относительное поперечное сужение ф и напряжение вязкого разрыва в шейке SK
Гораздо больше физического содержания заключено в другом показателе пластичности металла — относительном поперечном су жении при разрыве в шейке ф. Подробно эта характеристика иссле довалась выше (§ 7.2), где было показано, что ф представляет собой та кую степень деформации металла при растяжении, при которой в
171
Рис. 8.2. Схема образования шейки при одноосном растя жении цилиндрического стержня:
а — половина диаметра шейки в наименьшем сечении; Л — радиус кривизны шейки.
центре образовавшейся шейки наибольшее растя гивающее напряжение ох достигает значения, рав ного напряжению вязкого микроскола R MCe мате
риала при данной степени деформации ф. С этим моментом тесно связано напряжение S K: в месте разрыва шейки при ох = 7?мсе реализуется явление
микроскола, дающее начало макроразрушению при среднем напряжении в наименьшем сечении S K,
которое может быть рассчитано с учетом степени жесткости напря женного состояния /* по (7.26):
S„ = |
, |
(8.13) |
где В — известная функция от деформации в шейке (7.15):
2П + 4
+4
аи R — геометрические параметры шейки (рис. 8.2). Зная R*me
для деформации, равной заданной деформации в шейке ф, по формуг ле (8.13) можно прогнозировать среднее значение напряжения в мо мент разрыва в шейке S K. Наоборот, по известным характеристикам деформационного упрочнения металла (А и п) и аналитической за
висимости Дмсе/Д„с = |
у (е) (7.30) можно прогнозировать предель |
ную деформацию, при |
которой произойдет вязкий отрыв в шейке, |
порожденный микросколом. Это доказывает, что физическая природа процессов, определяющих уровень предельной пластичности метал ла, соответствующий данному значению характеристики ф, правиль но отражена моделью микроскола. Тем самым физический смысл характеристики ф представляет собой предельную пластическую деформацию при растяжении, при которой в шейке в условиях СНС материала реализуется вязкий отрыв, порожденный актом микро скола, который в отличие от микроскола на пределе текучести, мож но называть вязким микросколом. Таким образом, формула (8.13) раскрывает физическое содержание такой важной макроскопической характеристики, как SH— среднего разрушающего напряжения
при разрыве в шейке, инициированного актом вязкого микроскола.
8.1.4. Температура хладноломкости Тх и ударная вязкость а н
Порог хладноломкости металлов Тх определяется по результа
там сериальных испытаний на ударную вязкость образцов с надрезом в широком интервале температур. В методике определения самой температуры хрупко-вязкого перехода нет однозначности, посколь ку не существует единообразия в характере изменения ударной вяз кости с температурой для различных материалов. Чаще всего за Тх
172
принимают середину температурного интервала, в котором отмеча ется резкое падение ударной вязкости, либо температуру Тъ„, при которой 50 % площади излома в образце имеет кристаллический
(хрупкий) характер. Разнообразие типов температурной зависимос
ти ударной вязкости |
зависит от показателя деформационного |
уп |
|||
рочнения материала |
п. Как было показано в § 7.5 |
(рис. 7.12), |
при |
||
п « 0,25 |
функциональная |
зависимость / (е) правой части критерия |
|||
(7.34) |
приобретает |
вид |
кривой с двумя |
экстремумами, |
в результате чего критическая деформация в момент микроскола рез ко уменьшается от е2 до emin, чему соответствует скачок в значениях ударной вязкости (рис. 7.11). Для сталей с п > 0,25 ударная вяз кость обнаруживает тем более плавный переход, чем больше п.
В первом приближении можно принять, что измеряемая удельная ра бота разрушения в образце с надрезом ан пропорциональна критиче ской деформации микроскола екр под надрезом. Поэтому физическим
порогом хладноломкости можно считать температуру, при |
которой |
|
критерий микроскола реализуется при малых деформациях |
екр |
1, |
т. е. когда прямая R MC/A j касается кривой / (е) в точке максимума
(рис. 7.12). Это возможно только в случае, когда при снижении тем пературы испытания показатель п < 0,25. В противном случае
физического порога хладноломкости не существует, снижение удар ной вязкости имеет плавный характер и порог хладноломкости по добно пределу текучести не может быть не чем иным, как некото рой условной характеристикой, зависящей от принятого способа его определения. Именно такая ситуация чаще всего встречается на прак тике. Для большинства материалов температура хладноломкости Гх не имеет конкретного физического смысла и ее определение может быть оправдано только формальной необходимостью, обусловлен ной традициями механических испытаний материалов.
Ударная вязкость образца с надрезом ап не имеет строго
определенного физического содержания, поскольку реальная работа разрушения образца относится к условной площади сечения, хотя в действительности деформация материала крайне неоднородно рас пределена в некотором неизвестном объеме. Ясный физический смысл имеет лишь критическая локальная деформация екр (рис. 7.14) в
том месте под надрезом, где реализуется критерий вязкого микроско ла 01 т аХ = R мсе и откуда начинается процесс распространения раз
рушающей трещины. Но в опытах по ударным испытаниям такая характеристика не определяется. Ее можно найти лишь расчетно аналитическим путем на основе критерия (7.34), зная характеристики материала /?мс, А и п и значение максимальной жесткости /тах под
надрезом данного типа. Величина /тах может быть заранее прокалиб рована в опытах на материале с известными 7?мс, А и п в условиях,
при которых четко реализуется физический порог хладноломкости по схеме рис. 7.11, где известна екр = emin при /£BeminОднако для высоковязких состояний материала, когда екр ж 1, определение екр будет менее точным из-за неизбежного понижения эффективного
значения ;тах в зоне сильно развитых пластических деформаций. Поэтому рассчитанные значения екр будут меньше фактических.
173
Отметим, распространенное в практике механических испытаний деление общей работы разрушения на работу зарождения ав и работу
распространения ар трещины также не имеет ясного физического смысла, поскольку обе составляющие а3 и ар не отражают какихлибо сторон микромеханизма зарождения и распространения разру шающей трещины, а связаны лишь с интегральными затратами энер гии на деформирование образца до и после максимума его несущей способности при ударном изгибе. Представление о том, что испытание образцов с заранее наведенной усталостной трещиной, например по Б. А. Дроздовскому и Я. Б. Фридману [109], как бы, исключает из измеряемого значения работы работу зарождения и оставляет лишь работу распространения, является заблуждением, так как механизм разрушения образца с трещиной принципиально не отличается от такового для образца с надрезом. В обоих случаях лавинное разру шение вызывается зарождением микроскола в пластически деформи рованной зоне. Различие состоит лишь в том, что в окрестности ост рой трещины выше жесткость напряженного состояния и при прочих равных условиях критерий вязкого микроскола выполняется при меньшем значении екр, чем в образце с тупым надрезом, что проявит ся в меньшей суммарной работе разрушения, но никак не означает исключение этапа зарождения разрушепия, т. е. микроскола. Ведь с точки зрения физики процесса зарождением макроразрушеиия слу жит микроскол, и связанная с ним работа представляет несравнимо малую долю общей работы макродеформации, которая нужна лишь для того, чтобы обеспечить необходимые структурные изменения в материале на стадии предразрутпающего деформирования. Пока не известно, возникает микроскол на максимуме разрушающей нагруз ки или нет. Аналогичпо характеристике SKпри разрыве в шейке мож
но предположить, что это так. Действительно, при одноосных испы таниях в момент достижения нагрузка падает не мгновенно, а в течение короткого, но конечного промежутка времени, измерить ко торый можно лишь с применением специальных мер в процессе ис пытаний [110]. Работу на этом участке разгрузки образца авторы [110] связывают с распространением разрушающей трещины. Это действительно так, поскольку выше было показано (§ 7.2), что моменту зарождения микроскола соответствует напряжение S K, т. е. макси
мальное напряжение на истинной диаграмме нагружения. По-види мому, аналогичная ситуация наблюдается и при испытаниях надре занных образцов на изгиб, однако это предположение остается пока недоказанным. Во всяком случае оно не противоречит выводу авторов [109] о том, что работа развития трещины ар в значительно меньшей
степени зависит от первоначальной остроты концентратора, в связи с чем они считают ар менее условной характеристикой, чем а3, и бо
лее связанной со свойствами материала, а не с формой надреза. По следний вывод вполне понятен, поскольку после зарождения мик роскола условия распространения разрушающей трещины действи тельно не зависят от остроты исходного надреза.
174
8.1.5. Физический коэффициент вязкости материала Кв и RMO
Рассмотрим новую физическую характеристику вязкости метал
лов Кв, |
вытекающую |
из |
условия реализации микроскола: Кв == |
= 7?мс/сгт. |
Отметим* что |
эта |
характеристика в виде Да/стт или £ 0Тр/ат |
уже применялась ранее Г. В. Ужиком [57], Л. А. Копельманом [58] и Г. П. Карзовым [104] как удобный параметр при анализе процес сов разрушения в зонах концентрации напряжений. Введя для этого соотношения обозначение Кв и назвав его коэффициентом вязкости
[17], мы стремились подчеркнуть физическое содержание и нетри виальную роль данного уникального по своим возможностям пара метра металла. Коэффициентом вязкости параметр Кв назван не слу
чайно, так как отношение # мс/ат численно показывает, в какой мере требуется увеличить напряжение текучести для того, чтобы на пряжение ст* достигло уровня Ямс и создались возможности для реа лизации микроскола. Причем совершенно несущественно, каким об разом увеличивается сгт — снижением температуры, увеличенпем скорости деформирования, возможным старением материала или его нейтронным облучением, или, наконец, за счет стеснения его текучес ти в результате увеличения ЖНС (см. § 3.2). Чем больше К в, тем
больше потенциальные возможности материала сопротивляться воз никновению микроскола.
Вэтом заключается физический смысл и фундаментальный харак тер Кв как механической характеристики конструкционного матери
ала.
Вмомент хрупкого микроскола, т. е. микроскола на пределе текучести, запас сопротивляемости материала зарождению разруше ния оказывается исчерпанным* зародышевая трещина распростра няется до полного разрушения. Условие хрупкого микроскола при
одноосном растяжении: стт = i?MC, т. е. К в = 1. Макроразруь?ение
при этом также оказывается хрупким. В СНС условием хрупкого ми кроскола является /ат = 7?мс, т. е. Кв = j (3.9), если / = const, что
справедливо, например, для однородного распределения напряжений по объему. В неоднородных силовых полях, в частности, у концен траторов напряжений* в результате развития локальной деформа ции наибольшая жесткость /тах создается на границе упруго-плас тической зоны [57]* где условие микроскола на пределе текучести имеет вид /тах^т = Вис или Кв = /щахНесмотря на локальную
деформацию вблизи концентратора* разрушение изделия в целом при соответствующем предельном нагружении окажется макрохрупким. Это типичный вид охрупчивания изделий* содержащих макро скопические дефекты в виде трещин* надрезов* выточек и т. п. И все же в неоднородных полях напряжений макроскопическое разруше ние изделия необязательно вызывается только хрупким микросколом, потому что* как было показано в гл. 7* в пластически деформи рованной зоне может раньше реализоваться вязкий микроскола Утах^в == 7?мсд, т. в. КВд = /maxs поскольку К Вд ^ Кв> Таким об
разом* макрохрупкое разрушение может порождаться двумя микро-
175
Т а б л и ц а 8.2. Классификация характерных видов макро- и |
микроразрушения |
|||
Характер напряженного |
|
Вид макроразрушения |
|
|
макрохрупкое разт |
макровязкое раз- |
пластическое раз- |
||
состояния |
||||
|
рушение |
рушение |
рушение |
Однородное напряженное состояние (/ = = const)
Неоднородное напряженное состоя-
ние Уmax)
Хрупкий микроскол К = /,
ь II о а о;
Хрупкий микро-
скол |
К в = /, |
•^мс = |
max |
(на |
границе |
упруго-пласти ческой зоны)
Вязкий |
микро- |
скол |
К ве = |
~ imax* ^мсе =
= а1max (ВНУтри пластинеской зоны,
Вязкий |
микро- |
Рост |
и |
слияние |
скол |
К ве = U |
пор |
в |
вязкуюг |
^мсе |
^1 |
микротрещину |
<'~ -^мсе
Вязкий |
микро- |
Рост |
и |
слияние |
скол |
К ве = |
пор |
и |
вязкую |
= /max (внутри |
микротрещину |
|||
пластической |
°1тах |
-“ мсе |
||
зоны, |
екр « 1) |
|
|
|
механизмами зарождения скола: хрупким (на пределе текучести)
ивязким (на стадии развитой деформации). Во втором случае бо лее информативной физической характеристикой вязкости служит не К в, а ее аналог для деформированных металлов Кве = i?Mce/oe*
Существует еще одна возможность. Если вязкий микроскол не может реализоваться при умеренных локальных деформациях (екр «
«1), то конечное разрушение произойдет чисто пластически, напри мер, за счет роста и слияния пор в вязкую микротрещину, либо прос то путем среза под действием касательных напряжений. Точный де формационный критерий перехода к пластическому разрушению пока не известен. Итак, в общем случае нехрупкого (т. е. пласти ческого или вязкого) разрушения изделия источником может быть либо слияние пор, либо вязкий микроскол, при макрохрупком раз рушении — только микроскол — вязкий или хрупкий. Таким об разом, используя свойства физической характеристики вязкости металлов — Кв или Кве— можно дать классификацию видов макро-
разрушения деталей и изделий с подразделением по характеру микромехаиизмов инициирования разрушения (табл. 8.2).
Физический смысл характеристики 7?мс как сопротивления микросколу при зарождении разрушения на начале текучести материала
иi?MCe как напряжения микроскол а стали в деформированном со
стоянии уже обсуждался подробно в § 2.3 и 3.3.
В последующих главах монографии вопросы разрушения элемен тов стальных изделий в CHG будут рассматриваться с широким ис пользованием коэффициентов вязкости Кв и Кве как новых механи
ческих характеристик, имеющих простой и ясный физический смысл.
176
8.1.6. Вязкость разрушения К \с
Поскольку в практике оценки трещиностойкости изделий широко распространен коэффициент вязкости разрушения К\с, нельзя не
рассмотреть вопрос о физической природе этой характеристики. Не смотря на очевидную полезность данного параметра, все же к попыт кам приписать К\с свойства фундаментальной константы материала
[67] следует отнестись с большой осторожностью. Дело не только в Неясности физического содержания Kic, имеющего, как известно,
чисто механическое определение в качестве критического значения коэффициента интенсивности напряжений у кончика трещины в мо мент ее страгивания под нагрузкой. Но что происходит с материа лом у острия в момент страгивания трещины, каков микромеханизм явлений в металле, вызывающих это страгивание — в общем остает ся пока неясным. В последние годы в работах Нотта [6], А. Я. Кра совского [7], Л. А. Копельмана [58], О. Н. Романива [8] предприни маются попытки конкретизировать микромеханизм процесса в области острия трещины и развить подходы к определению К\с через кри терий критического локального напряжения о , в сущности пред
ставляющего собой напряжение микроскола. В такой постановке в будущем, вероятно, можно будет найти конкретный физический смысл параметра Aic, выразив его через физически ясные величины, что позволит, по выражению А. Я. Красовского, «перевести вязкость разрушения Kjc из разряда критериев сравнения в разряд фунда
ментальных характеристик материала» [7]. Но дело не только в этом. Более серьезным обстоятельством является то, что исходный посту лат механики разрушения, по которому К\с не зависит от размера
трещины, является лишь некоторым приближением, справедливым только для больших макроскопических трещин. В § 1.2 было показа но, что слишком малые трещины, порядка размера зерна, т. е. 10— 100 мкм, а при очень крупных зернах длиной даже 1 мм, не могут оказаться инициаторами разрушения, другими словами, не могут начать рост в момент, когда интенсивность напряжений у кончика такой малой трещины К\ достигнет уровня К\с, определенного в
опытах на образцах с усталостной наведенной макротрещиной. Это следует из того, что, как было показано в § 1.2, образец из стали, заведомо имеющий микротрещины такого размера с = d, разрушал
ся при Ткр при напряжении микроскола стр = 18d~1/j так, как буд
то никаких трещин в нем не было. |
По критерию механики ожида |
|||
емое ар = Kic V~nc. Сравнивая эти |
значения, получаем |
К\с « |
10Id |
|
(d, мм). При типичном крупном зерне d = 0,1 мм для |
разрушения |
|||
от трещины с = |
0,1 мм потребуется, чтобы интенсивность напряже |
|||
ний у кончика |
трещины Ki достигла значения не меньше, |
чем |
100 даН/мм2, что невозможно для микротрещины, поскольку в дей ствительности Ki такого порядка вызывает страгивание стандартной
усталостно-наведенной трещины, которая минимум на 2 порядка больше размера зерна d. Иными словами, малым трещинам «не под
силу» создать требуемый для старта критический уровень интенсив ности напряжений при реально возможных напряжениях; для этого
12 4—2966 |
177 |
потребовались бы напряжения настолько большие, при которых ма териал неизбежно будет течь или разрушаться по другим физическим причинам, не имеющим отношения к готовым микротрещинам. Таким образом, К\а определенная в опытах на стандартных трещинах,
неприменима к описанию поведения малых трещин под нагрузкой, и следовательно, как характеристика материала имеет ограниченную полезность, позволяя оценить трещиностойкость изделий с больши ми макроскопическими трещинами, как правило, уже наблюдаемы ми визуально. К аналогичному выводу приходит и В. М. Маркочев в работе [111], указывая на существование определенных границ в свойствах материалов и размерах трещин, в которых критерии ме ханики разрушения сокращают свою применимость. Как видим, пока К\с нельзя рассматривать как фундаментальную характерис
тику, а потому имеет смысл искать корреляционную связь между К\с и другими механическими параметрами, более удобными с точки
зрения методики их определения 1110].
Таким образом, среди используемых на практике механических характеристик сталей четким физическим смыслом обладают лишь немногие из них — предел текучести ат, сопротивление микросколу, Ямс, как характеристики прочности, а также относительное по перечное сужение ф и коэффициент вязкости КВ1 как характеристи
ки вязкости, и лишь в некоторых частных случаях ударная вязкость ав. По-видимому, в первую очередь именно эти характеристики мож
но рассматривать как базовые при оценках качества материала с по зиций физической теории разрушения.
§ 8.2. Связь коэффициента К в с вязкостью разрушения К \0
Необходимость выяснения физического смысла К\0 и практиче
ские потребности быстрой и упрощенной оценки этой характеристи ки на основе традиционных методов испытаний стимулировали поиски различных моделей, из которых следовала бы связь К\0 с известны
ми параметрами структуры и свойствами материала. Подробный об зор работ различных авторов по микромех аническому моделированию К1с с использованием деформационных критериев и критериев ло
кального критического напряжения приведен в монографии О. Н. Ромапива [8]. Мы обратимся лишь к некоторым из них, представляю щим интерес для углубления понимания связи структуры с важней шими характеристиками вязкости стали.
Согласно деформационному критерию Краффта [112] условие раз рушения от трещины под нагрузкой реализуется тогда, когда на не котором расстоянии dT от вершины трещины достигается критиче ская деформация екр
€Вр — |
— ^ = - . |
(8.14) |
|
E y2ndT |
|
Краффт приближенно полагает, что критическая деформация чис ленно равна показателю в силу чего из (8.14) получает выраже-
178
ние |
К и = |
пЕ Y 2лйт. |
(8.15) |
Отметим, |
что использованное Краффтом приближение екр « п |
||
в действительности реализуеся для малоуглеродистых |
конструк |
||
ционных сталей в виде emjn » |
п, как было показано выше (§ 7.4). |
Таким образом, критическая деформация, по Краффту, имеет смысл деформации у минимума Кве (рис. 7.11), а следовательно, эта модель справедлива для сталей, имеющих немонотонную зависимость Kw от деформации, у которых п < 0,25. Очевидно, модель Краффта опи
сывает условия разрушения от трещины, когда критическая ситуа ция создается пересечением линии жесткости j с кривой Кве на ран
них этапах пластической деформации (рис. 7.14). В этом случае деформация вщ> невелика и, следовательно, критическая ситуация воз
никает недалеко от границы упруго-пластической зоны, что позво ляет считать критическое расстояние dT приближенно равным эф
фективному радиусу вершины трещины d? « |
рэ, из (8.15) получаем |
Kic = пЕ |/г2ярэ. |
(8.16) |
В модели Ричи, Нотта, Райса [113] начало лавинного разрушепия
О б у с л о в л и в а е т с я Д о с т и ж е н и е м УСЛОВИЯ CTlmax ^ 0 С (а с = # м с
(§ 3.2)) в пределах участка, ограниченного так называемым характе ристическим расстоянием X. Согласно [ИЗ, 27] X является констан
той материала и равняется размеру зерна или удвоенному размеру зерна. Зная функцию распределения главного напряжения у верши ны трещины (рис. 8.3)
|
|
(8.17) |
°т |
'[(*IC/oT)2] ’ |
|
по известному значению Яыс = |
Oj в |
момент микроскола можно пай- |
X |
|
вычислить К\с в функции ат, |
ти (я '/а )2" = а> откуда нетрудно |
т. е. получить температурную зависимость Kjc. Несмотря на
то, что авторы [113] сумели та ким образом удовлетворительно
Рис. 8.3. Распределение главного нормального напряжения вблизи вер шины трещины в вязком материале. По оси абсцисс отложено характерис тическое расстояние, нормированное на радиус пластической зоны (по [27]).
Р ис. |
8 .4 . |
Зависи м ость вязк о сти р азр у ш ен и я |
Я 1с, р ассч и тан н ая тео р ети |
|
чески |
[И З ] |
в п редполож ении, что критическое |
расстояние равно д и ам етр у |
|
аерна |
(1 ) |
и |
двум ди ам етрам зерн а (2) , от тем п ературы ; 3 — эксп ери м ен |
|
тал ьн ы е |
данны е. |
|
12* |
170 |
л«> |
описать |
ход |
температурной |
|||
m i* |
зависимости |
К\с |
для стали |
|||
45 |
в предположении |
X = 2d |
||||
30 |
(рис. 8.4), |
О. Н. Романив [8] |
||||
подвергает |
сомнению эффек |
|||||
|
||||||
|
тивность |
данной модели на |
15основании полученных им за висимостей К1с и X от раз мера зерна d. На рис. 8.5 вид
Рис. 8.5. Зависимость вязкости разрушения |
но, что |
с увеличением d К\с |
|
вначале резко падает, а затем |
|||
К 1с и характеристического расстояния X |
при d |
40 мкм стабилизиру |
|
стали 08 кп от размера зерна при —120 °С |
|||
ется, тогда как характеристи |
|||
по [8]. |
|||
|
ческое |
расстояние X, наобо |
рот, начинает резко возрастать. Вопреки модели Нотта расчетное зна чение X во всех опытах у О. Н. Романива в 10—20 раз превышало
размер зерна.
Целесообразно упомянуть также об эмпирической зависимости* полученной Ханом и др. [114] для оценки Kjc по критерию крити
ческого скольного напряжения сгс> которое эдесь представляем как
7?мс |
|
|
Хио? = (Лмс/2,35)3, |
(8.18) |
|
откуда после преобразований |
имеем |
|
Къ = т з - |
= 0,08ДМОХ2В. |
(8.19) |
Полученная в [114] при обобщении литературных данных по десяти сталям зависимость (8.18) удовлетворительно выполняется лишь при хрупком транскристаллитном разрушении мягких сталей при темпе ратурах испытания ниже —80 °С. Однако характер зависимости К\с от R m в виде (8.19) интересен тем, что указывает на наличие связи К1с с функциональными характеристиками механических свойств
стали.
В работе [17] было получено аналитическое выражение* связы вающее Kic с i ? Mc и
К 1с = ^ R mKBV J 3. |
(8. 20) |
Для расчетов эту формулу применять неудобно из-за неопределенно сти величины эффективного радиуса трещины. При анализе модели Краффта авторы использовали в (8.15) этот параметр, понимая под ним расстояние от вершины трещины до места, на котором реализует ся микроскол, т. е. радиус зоны пластичности гп. У хрупких сталей гп примерно равен расстоянию от вершины трещины до очага разру
шения, что в модели Нотта названо характеристическим расстоянием X. Проанализируем имеющиеся в литературе данные по влиянию структуры на К\с. Учитывая зависимости К\с от 7?мс (8.19) и (8.20)*
целесообразно перестроить экспериментальные данные работы [8J*
180