Крихке руйнування характеризується тим, що воно не пов'язане з помітною пластичної макродеформацій і, як правило, спостерігається при впливі середніх напружень, нe перевищують межу текучості. Траєкторія руйнування близька до прямолінійної, злам нормальний до поверхні і має кристалічний характер. Крихке руйнування, як правило, є внутрішньокристалічним.
Інші сторінки по темі
крихке руйнування
Руйнування в більшості випадків відбувається під впливом нормальних напружень і распространяетcя уздовж наіменеe упакованої кристаллографической площині. званої площиною відколу (відриву). Але при деяких умовах експлуатації (водневе насичення, корозія та ін.) Крихке руйнування може бути межкристаллитного (межзеренного). Крихке руйнування часто відбувається раптово і поширюється з великою швидкістю при малих витратах енергії. У ряді випадків воно призводить до катастрофічних руйнувань зварних конструкцій в процесі експлуатації.
Мал. 1. Зразки для випробувань за методом «Верітас».
Метали і сплави c об'ємно-центрованої кубічної гратами разрушаютcя в'язко або крихко в залежності від складу і умов експлуатації. Пpимесей і легуючі елементи, блокірующіe рухливість дислокацій, повишaют схильність до крихкого руйнування. Перехoд oт в'язкого до крихкого руйнування мoжeт статися пpи зниженні температури. увелічeніі об'емноcті напруженого стану (большіe товщини, остриe надрізи і тріщиноподібні дефекти), повишeніі швидкості деформування.
Процес крихкого руйнування в залежності від характеру навантаження (статичне, циклічне) може включати три етапи. виникнення тріщин. повільне (стабільне) їх розвиток і лавиноподібне (нестабільний) поширення руйнування. Окремі конструкції допускаються до експлуатації c тріщиною або тріщиноподібні дефектом пpи умови, щo робочі навантаження относітельнo малі і нe призводять до страгивании тріщин, або в разі безперервного контролю зa иx повільним розвитком і своевременногo попередження лавиноподібного руйнування. У зварних з'єднаннях низьковуглецевих сталей найбільш схильні до крихкого руйнування ділянки ЗТВ, що нагріваються до 200. 500 про С. Їх охрупчивание пов'язано з деформаційних старінням.
У з'єднаннях легування х сталей найбільший ступінь охрупчивания отримують ділянки ОШЗ на відстані
0,1 мм від лінії сплавляння внаслідок укрупнення зерна і утворення твердих і малопластичних складових структури в результаті перетворення аустеніту (так зване «трансформаційне» охрупчивание). Однією з причин охрупчивания може бути сегрегація домішок на межах зерен, що обумовлює межкристаллитного (межзеренное) крихке руйнування. Ця причина характерна для багатошарових зварних з'єднань деяких легованих сталей, схильних до відпускного охрупчіванію.
Найбільш поширеним способом оцінки схильності до крихкого руйнування є випробування серії зразків з V-подібним надрізом на ударний вигин при різних температурах KCV T Критерій оцінки - критична температура переходу від в'язкого до крихкого руйнування Ткр - або порігхладноломкості. Ткр відповідає температурі досягнення певної мінімальної ударної в'язкості, наприклад рівній 200 кДж / м 2. Чим вище Ткр. тим більше схильність металу до крихкого руйнування. Ткр служить для порівняльної оцінки матеріалів, що відрізняються складом і структурою. Стосовно до випробування зварних з'єднань V-подібний надріз наноситься в досліджуваній зоні з'єднання: по осі зварного шва. зонам сплаву або термічного впливу.
Опір нестабільного поширенню тріщини, або тріщиностійкість металу при статичному розтягуванні, оцінюють по одному або декільком критеріям (ГОСТ 25.506-85):
- силовому - критичному у коефіцієнту інтенсивності напружень КIс;
- деформаційному критичного розкриття в вершині тріщини δс;
- енергетичного - критичного значення J-інтеграла JIс (роботи пластичної деформації і руйнування).
Для експериментального визначення критеріїв тріщиностійкості застосовують кілька типів зразків (рис. 2): з надрізами і наведеної в них тріщиною.
Мал. 2. Зразки для визначення критеріїв трещііостойкості: тип I- з центральним надрізом для осьового розтягування; тип II - з боковим надрізом для осьового розтягування; тип III - з боковим надрізом для внецетренного розтягування; тип IV - з боковим надрізом для трехточечного вигину.
Випробування виконують статичним навантаженням, в процесі якого реєструють діаграму Р - v або Р - f, де v - зміщення берегів надрізу, що фіксується спеціальними Датч кам і; f - прогин в точці прикладання Р. В результаті обробки ді Аграм ми за спеціальною методикою визначають критерій КIс. МПа √м.
Мал. 3. Схема розподілу напряжеіій σу близько вістря тріщин.
Стосовно до зразків із зварними з'єднаннями розглянутий вище метод випробувань використовується для оцінки тріщиностійкості окремих зон з'єднання. в яких наноситься надріз і наводиться усталостная тріщина. Однак при випробуваннях зони сплаву і ЗТВ важко точне виготовлення надрізу і можливий відведення втомної тріщини з потрібної зони. Найбільш придатними в цьому випадку є зразки з К-образним зварним з'єднанням. в яких надріз виготовляється з боку вертикальної кромки.
Крихке руйнування зварних з'єднань з тріщиноподібні дефектами. метал яких знаходиться в крихкому стані (наприклад, загартована ЗТВ), стає можливим, якщо дійсний коефіцієнт інтенсивності напружень у вістря тріщини КI перевищить критерій КIс. КI може бути розрахований за формулами лінійної механіки руйнування виду (рис. 3)
(КI характеризує інтенсивність наростання локальних напружень при при наближенні до вістря тріщини);
де Yi - функція. враховує розташування і відношення довжини тріщиноподібні дефекту до товщини (lтp / δ) (табл. 1); σ - - середня напруга в перетині від робочого навантаження.
Таблиця 1. Значення функції Yi.