Испытания на хладноломкость и критическую температуру хрупкости

Хладноломкостью называют способность некоторых металлов охруп-чиваться при низких температурах. К хладноломким металлам можно отне­сти металлы с решеткой объемноцентрированного куба, например Fe₀, и гек­сагональной, например Zn. Для этой группы металлов при определенной ми­нусовой температуре наблюдается резкое снижение ударной вязкости.

К нехладноломким металлам можно отнести металлы с решеткой гране-центрированного куба, например Fe_r, Al, Ni и др.

Деление металлов на хладноломкие и нехладноломкие является услов­ным, так как, например, аустенитные стали, имеющие решетку гранецентри-рованного куба, тоже подвержены охрупчиванию, но только в меньшей сте­пени и при более низких температурах, чем углеродистые и низколегирован­ные стали, имеющие решетку объемноцентрированного куба.

Испытания на ударную вязкость при низких температурах позволяют получить хрупкое разрушение металла в результате одновременного дейст-

7]°С

Рис. 2.16. Схема низкотемпературного изменения ударной вязкости (а) и волокни­стости в изломе ударного образца (б)

вия надреза, повышенной скорости деформирования и температуры. На рис. 2.16, я представлено температурное изменение ударной вязкости хладнолом­кой стали. Как видно из рисунка, снижение ударной вязкости происходит в некотором интервале температур. Внутри этого интервала могут быть хруп­кие и вязкие изломы.

Характер падения ударной вязкости напоминает порог, что привело к выражению «порог хладноломкости». Температура, при которой происходит определенное падение ударной вязкости, называется критиче­ской температурой хрупкости Т^,. Количественно критическую температу­ру хрупкости можно определить по температуре, соответствующей началу порога хладноломкости (рис. 2.16, а, точка 1), концу порога хладноломкости (рис. 2.16, а, точка 3) и по заданному значению ударной вязкости КС₂ (рис. 2.16, а, точка 2).

KCU, МДж/м2

B, %

Критическую температуру

—яси *-в			r'
	j/	t / 1 My
3£		'' 1 fft>

1,8

1,2

0,6

T.°C T,K

-60

J

-40 -20 —I-------- j__

_L

213 233 253 273 293

Рис. 2.17. Определение критических температур хрупкости Г0>4 (по KCU = 0,4 МДж/м2) и Ги (по В = 50%) для стали 20

хрупкости можно определить и дру­гим способом — по характеру строе­ния излома. Вязкий излом имеет во­локнистое, а хрупкий — кристалли» ческое строение. При переходе из вязкого состояния в хрупкое доля волокнистого строения в изломе уменьшается, а кристаллического — увеличивается. Изменение доли во­локнистого строения при температу­рах хладноломкости также имеет вид порога. За критическую темпе­ратуру хрупкости принимают тем­пературу, соответствующую равным долям волокнистого и кристалличе-

ского изломов. На рис. 2.16, б доля волокнистого излома обозначена через В и оценивается в процентах. Для определения 7^ на пороге хладноломкости находят точку, соответствующую В = 50%, опускают перпендикуляр на ось температур и находят Т^. Пример определения критических температур хрупкости Г_0>4 и Г₅о для стали 20 приведен на рис. 2.17.