Ударная вязкость - свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом копре. Ударная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элементов и заметно меняется при изменении температуры. Так, у СтЗ ударная вязкость при +20 °С составляет 0,5...1 МДж/м2, а при-20 °С- 0,3...0,5 МДж/м2.

С помощью технологических испытаний обнаружена способность стали принимать определенные деформации, аналогичные тем, которые стальное изделие будет иметь при дальнейшей обработке или в условиях эксплуатации. Для строительных сталей чаще всего производят пробу на холодный загиб.

Ударная вязкость

Ударная вязкость, способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Обычно оценивается работой, необходимой для деформации и разрушения призматического образца с односторонним поперечным надрезом при испытании на ударный изгиб, условно отнесённой к сечению образца в основании надреза (дж/м ², нм/м ², кгс×м/см²); обозначается символом а_н. Ударная вязкость — одна из наиболее важных прочностных характеристик металла. Резкое падение ударной вязкости при понижении температуры испытания определяет порог хладноломкости материала; надёжная эксплуатация его возможна лишь при температурах, лежащих выше порога хладноломкости. Получили также распространение испытания на ударный изгиб образца, у которого в основании надреза предварительно "выращивается" небольшая (длиной 1,5мм) трещина усталости. В этом случае оценивается главным образом удельная работа разрушения, обозначаемая символом а_ту. По сравнению с а_н, а_ту — более чувствительная характеристика для выявления хрупкости высокопрочных материалов.

Хладноломкость, склонность металлов к появлению (или значительному возрастанию) хрупкости при понижении температуры. Она связана со значительным повышением предела текучести; начиная с некоторой температуры (т. н. критическая температура хрупкости, или порог хладноломкости), когда хрупкое разрушение наступает раньше, чем состояние пластической текучести. Хладноломкость присуща низколегированным сталям, танталу, вольфраму, хрому, молибдену и некоторым другим металлам с объёмноцентрированной кубической решёткой и сплавам на их основе.

Хладноломкости способствует наличие примесей внедрения в металлах, что в сочетании со сжатием кристаллической решётки при понижении температуры приводит к увеличению внутренних напряжений. Температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому зависит от режима термической обработки, величины зерна, скорости нагружения, величины концентрации напряжений.

Чаще всего Х. оценивают путём испытаний на ударный изгиб призматических образцов с надрезом, определяя при этом работу деформации и разрушения. Склонность к Х. можно также оценить по температуре резкого снижения пластичности или по доле волокнистого излома на поверхности разрушения. Снижение Х. достигается очисткой металлов от вредных примесей, термообработкой, легированием.

Методы определения хрупкости

В зависимости от характера действия внешних нагрузок, напряжённого состояния, конструктивных особенностей и температуры одна и та же деталь из определенного материала может разрушаться вязко или хрупко. Известно множество случаев хрупкого разрушения под действием ударной нагрузки металлов, обладающих высокими пластическими свойствами.

Для проверки способности материала сопротивляться ударным нагрузкам и выявления склонности к хрупкому разрушению проводят испытания на удар.

Ударные испытания различают:

а) по виду деформации – на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, срез;

б) по скорости нагружения – обычные (4-7 м/с), скоростные (100 – 300 м/с) и сверхскоростные (свыше 300 м/с);

в) по числу ударов – одним ударом или повторными ударами;

г) по температуре испытания.

Наиболее широкое применение получил способ испытания при ударном изгибе образцов прямоугольного сечения с надрезом посередине. Наличие надреза способствует более хрупкому разрушению материала, что вызывает излом образца даже при пластичном материале. Кроме того, разрушению надрезанного образца способствует концентрация напряжений.

Рисунок 1 - Размеры образцов для испытаний.

Основной стандартный образец типа Менаже, согласно ГОСТ 9454-78, должен иметь размеры, указанные на Рисунок 1. Для некоторых испытаний применяют также большой и малые образцы типа Шарпи с глубоким надрезом.

В результате испытания определяется ударная вязкость материала, представляющая собой работу, затраченную для ударного излома образца, отнесенную к площади поперечного сечения в месте надреза. Если сравнить два материала с одинаковым пределом прочности, но требующие для разрушения разное количество работы, то тот, для которого работа будет больше, называют более вязким материалом.

Хотя данные об ударной вязкости и не могут быть использованы при расчёте на прочность или для аналитической оценки опасности хрупкого разрушения, но они позволяют решить вопрос о применимости того или иного материала в условиях динамических нагрузок, в которых работают многие детали машин, имеющие отверстия, канавки для шпонок, разные конструктивные углы и т.п. Низкая ударная вязкость служит основанием для браковки материала. Стали, применяемые для изготовления деталей, работающих при динамических нагрузках, должны иметь ударную вязкость не менее 8·10  Н·м/м².