книги / Физика прочности и механические испытания металлов

зонтальны и обозначаются соответственно как участок вязкого разрушения или верхнее плато 1, участок хрупкого разрушения или нижнее плато 3. Участок, который их связывает, называют вязкохрупким переходом или переходным интервалом 2.

Методика определения Ткр по сериальной кривой ударной вязкости очевидна из рис. 3. Последовательность действий такова:

– строят полную сериальную кривую с обеими «полочками»: и вязкой, и хрупкой, для чего проводят испытания на маятниковом копре при разных температурах;

–по положению полочек определяют максимальный и минимальный уровень ударной вязкости, КСmax и КСmin;

–далее по формуле рассчитывают уровень ударной вязкости, со-

ответствующий критической температуре хрупкости: КСТкр =

= 1/2 (КСmax – КСmin) + КСmin; данный уровень ударной вязкости соответствует середине вязко-хрупкого перехода;

– от рассчитанного значения КСТкр по сериальной кривой переходят к значению критической температуры хрупкости Ткр.

Рис. 3. Схема, поясняющая определение критической температуры хрупкости по сериальной кривой ударной вязкости

Методика определения критической температуры хрупкости по доле волокна в изломе состоит в следующем: на первом этапе строят сериальную кривую доли волокна в изломе (рис. 4, б), для чего определяют долю волокна в изломах образцов, испытанных при различных температурах.

41

Для определения доли волокна в изломе поступают следующим образом: с помощью бинокулярного микроскопа типа МБС-10 изображение излома совмещают с изображением сетки (говорят, на излом «бросают» сетку). Подобная ситуация показана на рис. 4, а. Считают общее число узлов сетки N, выпавшее на излом. В нашем случае N = 6·8 = 48. Затем считают число узлов, выпавших на хрупкие или вязкие участки (что удобнее и проще посчитать, то и считают). В нашем случае удобнее посчитать число узлов, выпавших на хрупкие участки nхр. Участок хрупкого разрушения обычно находится в центральной части излома, на рис. 4, а он ограничен эллипсом. Таким образом, nхр = 11, тогда число узлов сетки, выпавших на вязкие участ-

ки, nВ = N – nхр = 48 – 11 = 37. Затем по формуле, %: В = (nВ/N) · 100 %

считают долю волокна в изломе: в нашем конкретном случае В = (37/48) 100 % = 77 %.

Рис. 4. Схема, поясняющая определение доли волокна в изломе (а) и критической температуры хрупкости по 50%-ной доле волокна в изломе (б): 1 – надрез; 2 – зона хрупкого (кристаллического излома) излома; 3 – зона вязкого (волокнистого) излома; 100%В – полностью вязкий (волокнистый)

излом, 50%В – доля волокнистого излома составляет 50 %

После того, как сериальная кривая доли волокна в изломе построена, приступают к определению Т50. Для этого на оси ординат находят точку, в которой доля волокна равна 50 %, и по построенной сериальной кривой доли волокна в изломе переходят на ось температур. Найденная таким образом температура и есть Т50 для данного конкретного случая.

42

Порядок выполнения работы

1.Изучить соответствующие разделы конспекта лекций и рекомендованной литературы.

2.Вспомнить устройство копра МК-30 и приемы безопасной работы на нем.

3.Получить у преподавателя или лаборанта образцы.

4.При необходимости создать в образцах усталостные трещины.

5.Охладить образцы до требуемых температур.

6.Провести испытания образцов на копре.

7.Рассчитать значения ударной вязкости и занести полученные результаты в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытаний на ударную вязкость при различных температурах

8.На микроскопе МБС-10 определить долю вязкой составляющей

визломах испытанных образцов.

10.Построить сериальные кривые ударной вязкости и доли волокна в изломе.

11.По полученным зависимостям определить Ткр и Т50, обсудить полученные результаты, сформулировать выводы.

43

Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Краткие сведения о критической температуре хрупкости.

3.Исходные данные о полученных образцах: их размеры, материал, из которого они изготовлены, режимы термической обработки, по которым они были обработаны.

4.Схема определения доли волокна в изломе.

5.Таблица с результатами испытаний.

6.Сериальные кривые, построенные по результатам испытаний.

7.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Дать определение и показать физический смысл критической температуры хрупкости.

2.Дать понятие о схеме Иоффе (изобразить ее).

3.Рассказать последовательность действий при определении критическойтемпературыхрупкостипо сериальнойкривойударной вязкости.

4.Рассказать последовательность действий при определении критической температуры хрупкости по доле волокна в изломе.

5.Рассказать влияние внешних факторов на склонность сталей

кхрупкому разрушению.

6.Рассказать влияние внутренних факторов на склонность сталей

кхрупкому разрушению.

7. Объяснить влияние размера зерна на склонность сталей к хрупкому разрушению.

Список рекомендованной литературы

1.Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МИСиС, 1998. – 399 с.

2.ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах // Доступ из справ.-правовой системы КонсультантПлюс.

3.Георгиев М.Н., Симонов М.Ю., Симонов Ю.Н. Основы физики

имеханики разрушения. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. поли-

техн. ун-та, 2012. – 263 с.

44

45

Учебное издание

Симонов Юрий Николаевич

ФИЗИКА ПРОЧНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Лабораторный практикум

Редактор и корректор И.Н. Жеганина

Подписано в печать 22.11.2017. Формат 60 90/16. Усл. печ. л. 2,9. Тираж 10 экз. Заказ № 291/2017.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел.: + 7 (342) 219-80-33.

46