Испытания на ударный изгиб. Динамические испытания, страница 2

Кроме того эти характеристики хрупкого разрушения определяют при одно­временном изменении в изломе образцов доли волокнистого строения (или вяз­кой составляющей) и доли хрупкого строения. Верхний порог хладноломкости отвечает температуре испытаний, в результате которых в изломе образцов видно 90 % вязкой составляющей, а нижний порог соответствует в изломе лишь 10 % вязкой составляющей. Критическая температура хрупкости отвечает появлению в изломе образцов при серийных испытаниях 50 % вязкой составляющей.

Следует учитывать, что в условиях высокопрочного состояния стали зоны вязкой и хрупкой составляющих не локализованы в изломе. Они присутствуют в пределах одного и того же зерна и поэтому визуально или при оптическом фотографировании не удается выявить особенности разрушения таких образцов. Поэтому верхний и нижний порог хладноломкости стали любого уровня проч­ности определяют фрактографическим методом с использованием растровой электронной микроскопии. На полученных в этом случае фрактограммах области вязкого разрушения имеют в изломе «чашечный» узор, а хрупкого — «ручьистый» узор По таким фрактограммам можно найти температуру проведен­ных сериальных испытаний на изгиб, при которой изменяется вид излома. Таким образом, можно отметить склонность стали к хрупкому разрушению, что очень важно для оценки ее конструктивной прочности.

Материалы, особенно высокопрочные, не проявляющие хрупкость при отно­сительно мягких условиях нагружения, становятся хрупкими при действии ряда факторов: наличии трещин или надрезов, двух- или трехосного напряжен­ного состояния, понижении температуры и т. д.

Величины ударной вязкости и удельной работы распространения трещины при ударном изгибе образца с трещиной не характеризуют в достаточной мере склонность конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Это связано со следующим. Во-первых, КСТ ¹ является характеристикой сопротивления раз­рушению конкретного образца при заданных условиях нагружения в лаборатор­ных условиях. Во-вторых, ударная вязкость КС является интегральной харак­теристикой, учитывающей энергию зарождения и энергию распространения тре­щины, в то время как в реальном металле всегда имеются готовые трещины, для зарождения которых не требуется затраты энергии. В-третьих, КС и КСТ могут быть использованы только в качестве отборочных, но не расчетных характери­стик, гарантирующих безопасность от разрушения.

Испытанию на ударный изгиб подвергают также образцы из порошковых материалов (ГОСТ 26528—85). Их изготовляют двухсторонним прессованием с последующим спеканием в тех же условиях, что и готовые изделия. Ударную вязкость определяют на образцах с надрезом (см. рис. 1); а также без надреза, рассчитывая величину КС. При испытании таких образцов на ударную вязкость необходимо, чтобы направление удара маятника было перпендикулярно направ­лению прессования.

Ударную вязкость пластмасс измеряют на приборе ДИНСТАТ (ГОСТ 14235—69). При этом определяют: ударную вязкость образцов без надреза (а_п) как отношение работы, затраченной на разрушение этого образца к площади его поперечного сечения; ударную вязкость образцов с надрезом как отношение работы, затраченной на разрушение этого образца к его площади попереч­ного сечения в месте надреза (я_й). Кроме того, вычисляют коэф­фициент ослабления ударной вязкости в процентах. Образцы для испытаний применяют в форме брусков прямоугольного сечения, для испытаний из анизотропных и слоистых материалов вырезают в двух направле­ниях — вдоль и поперек. Образцы без надреза должны быть длиной 15±1 мм, шириной 10±0,5 мм и толщиной от 1,5 до 4,5 мм. При этом, если исходные размеры полуфабрикатов (листы, плиты) имеют толщину 1,5—4,5 мм, то эти образцы не подвергают механической обработке. Если же толщина полу­фабрикатов более 4,5 мм, то механическую обработку ведут с одной стороны. У образцов с надрезом, глубина которого должна быть такой, чтобы величина поперечного сечения в месте надреза со­ставляла 2/3 от начального поперечного сечения исходного образца без надреза. Надрез делают с той стороны образца, которая не подвергалась механической обработке. Радиус закругления краев надреза не более 0,1 мм. Испытания обычно ведут при 20 °С, причем время между окончанием формования образцов или полу-фабрикатов (в случае изготовления образцов из полуфабрикатов) и их испытанием должно быть не менее 16 ч, включая время на механическую обработку и кондиционирование.

Рис.   2.   Схема  положений   маятника Копра  для   ударных   испытаний