6. Влияние различных факторов на результаты ударной пробы

Как правило, испытание на удар производят при комнатной тем­пературе над партией однотипных образцов, количеством не меньше четырех. Такое число образцов необходимо потому, что случайные обстоятельства изготовления и испытания образцов могут иногда очень сильно сказаться на величине их ударной вязкости.

Таблица 21

Ударная вязкость для некоторых материалов

Характеристика стали и химический состав	Термическая обработка
	отжиг		закалка и отпуск
	аВ кГ/мм2	ак кГ/см2	аВ кГ/мм	ак к Г/см2
Углеродистые стали
С<0,15	35-45	>25	36-50	>25
С 0,15-0,20	40-50	>22	45-65	>20
С 0,20-0,30	50-60	>20	55-75	> 15
С 0,30-0,40	60-70	> 16	70-85	> 12
С 0,40-0,50	70-80	>12	80-95	>8
С 0,50-0,60	80-90	>Ю	90-105	>5
С 0,60-0,70	85-95	>8	>100	>3
С>0,7	>95	>6	>105	>2
Специальные стали
Никелевая, С 0,20; Ni 3,0	504-58	254-20	704-80	244-18
Хромоникелевая, С 0,3; Ni 2,54-3,0; Сr 0,54-0,8	>65	>7	754-90	>20
Xромоникелемолибденовая, С 0,254-0,35; Ni 2,54-3,5; Сr 0,84-1,2; Мо 0,34-0,5	654-70	13	954-100	204-16

В качестве примера в таблице 21 приведены приближенные зна­чения ударной вязкости для ряда материалов при комнатной тем­пературе; испытания производились на образцах типа б) (рис, 428.).

Однако оказывается, что на величине ударной вязкости сильно отражается ряд обстоятельств, а именно, форма образцов, скорость удара и особенно температура образца.

Ударная вязкость образцов одного и того же материала падает по мере понижения температуры опыта. Для некоторых материалов (мягкая сталь) это падение происходит очень резко; для сталей по­вышенной твердости, а также для специальных сталей (хромонике-

л евая) этот переход сглажи­вается. На рис.431 показаны диаграммы ударной вязкости, полученные в механической лаборатории Ленинградского института инженеров ж.-д. транспорта.

t;c

Перед испытанием образец доводится до заданной темпе­ратуры в ванне, или подогре­ваемой на электроплитке или охлаждаемой при помощи жидкого воздуха. Изображен­ные на рис. 431 кривые а, б, в показывают, что понижение температуры вызывает резкое уменьшение ударной вязкос­ти и, таким образом, может вызвать хрупкое разрушение частей конструкций. Это яв­ление неоднократно наблюдалось на практике; так называемая хладноломкость рельсов, бандажей и других деталей конструкций железнодорожного транспорта неоднократно вызывала большие затруднения.

Наиболее существенно то обстоятельство, что для некоторых ма­териалов (рис. 431, кривая а) переход от пластичных изломов с боль­шой ударной вязкостью к хрупким происходит на протяжении весь­ма небольшого интервала температур. Таким образом, материал, хорошо сопротивляющийся удару при комнатной или близкой к ней температуре, может дать хрупкий излом уже при сравнительно не­большом понижении температуры. Поэтому результаты обычного ис­пытания на удар при комнатной температуре недостаточно характе­ризуют сопротивляемость материала динамическим воздействием; следовало бы получить полную кривую ударной вязкости в зависи­мости от температуры (рис. 431, кривые а, б, в).

Чем левее располагается так называемый «критический» интер­вал падения ударной вязкости, тем материал менее чувствителен к воздействиям температуры при ударных нагрузках, тем более он на­дежен в работе.

Изменением формы образца можно в известной мере заменить испытание материала при разных температурах. Опыты показали, что переход к более широким образцам сдвигает «критический» интервал температур вправо. Поэтому если обычная проба на удар при комнатной температуре дает удовлетворительный результат, то для проверки того, не находимся ли мы вблизи критического ин­тервала, можно произвести испытание на удар уширенных образцов; если это испытание дает хрупкий излом, то «критический» интервал расположен близко к температуре опыта.

Наконец, следует отметить, что на хрупкость материала могут очень сильно влиять так называемые остаточные напряжения, кото­рые могут получиться в материале при закалке, при холодной про­катке или при недостаточной температуре горячей прокатки, когда материал получает наклеп. Опытами на растяжение такие напряже­ния, как правило, не могут быть выявлены. Остаточные напряже­ния обычно связаны с возникновением объемного напряженного состояния в материале; в связи с этим возможно хрупкое разруше­ние. Такие случаи встречались при изготовлении мощных двутав­ровых балок со сравнительно тонкими полками. В нашей практике был случай хрупкого разрушения двутавровой балки № 50 при сбра­сывании ее на землю в морозный день. Результаты статических испы­таний, химического и металлографического анализа показали, что материал как будто вполне доброкачественный. Лишь ударные испы­тания при различных температурах обнаружили резкую хладнолом­кость для образцов, вырезанных у края полки двутавра, в наи­более наклепанном месте. Что касается влияния на хрупкость хи­мического состава сталей, то ударная вязкость понижается, как это видно из таблицы 21, с увеличением количества углерода, т. е. с повышением предела прочности и уменьшением пластических свойств стали. Весьма неблагоприятно отражается на сопротивлении удару, особенно при низких температурах, наличие фосфора. Поэтому на практике при изготовлении материала для деталей, работающих на удар, всячески ограничивают примесь этого элемента