Введение
Глава I. Критерии и микромеханизмы хрупкого разрушения сталей (Литературный обзор) 14
I. I. Критерии хрупкого разрушения 14
1.1.1. Критерий Гриффитса , 14
1.1.2. Критерий Орована 15
1.1.3. Критерий Ирвина 16
1.1.4. Синергетические критерии разрушения 19
1.1.5. Критическая температура хрупкости 20
1.1.6. Сопротивление отрыву R^ 25
1Л .7. Сопротивление микросколу RMC 26
1.1.8. Максимальное локальное растягивающее напряжение а^ 27
1.1.9. Энергия активации процесса разрушения 33
1.2. Микромеханизмы хрупкого разрушения 34
1.2.1. Механизмы зарождения микротрещин .36
1.2.2. Механизмы докритического подрастания микротрещин 41
1.2.3. Микромеханизмы роста трещин 44
1.2.4. Классификация микромеханизмов разрушения по фрактогра-фическому признаку 45
1.3. Выводы по главе 1 48
1.4. Цель и постановка задачи исследования 49
Глава 2 Обоснование выбора материалов, проводимых исследований. методика экспериментов 50
2.1. Материалы для исследований и условия их получения 50
2.1.1. Выплавка сталей, химический состав, режимы термической обработки 50
2.1.2. Изготовление образцов для исследования 52
2.1.3. Термическая обработка 53
2.2. Проводимые исследования и методики экспериментов 53
2.2.1. Испытания на статический трехточечный изгиб 54
2.2.2. Методика определения критических локальных растягивающих напряжений aKp перед надрезом 59
2.2.3. Методика определения критических параметров разрушения перед различными концентраторами напряжений 63
2.2.4. Структурные и фрактографические исследования 65
2.4. Выводы по главе 2 65
Глава 3. Параметры хрупкого разрушения сталей в зависимости от температуры и скорости деформации 66
3.1. Два подхода к процессу разрушения в области вязко-хрупкого перехода 66
3.1.1. Достижение критических значений локальных напряжений. 67
3.1.2. Термически-активируемый процесс разрушения. 68
3.2. Темпсратурно-скоростные зависимости характеристик разрушениясталей 69
3.2.1. Определение критической температуры хрупкости Ткр и критического прогиба образцов fKp 73
3.2.2. Определение критического локального растягивающего напряжения OYp 79
3.2.3. Определение характеристического расстояния ДХ и критического локального напряжения акр(ДХ) 84
3.2.4. Вычисление энергии активации 84
3.3 Изменение параметров хрупкого разрушения сталей в зависимостиот скорости деформации 87
3.4. Две стадии хрупкого разрушения и их критерии 89
3.5. Температурные параметры разрушения в области вязко-хрупкого перехода 94
3.5.1.Критические температуры в области вязко-хрупкого перехода 94
3.5.2. Температурные зоны вязко-хрупкого перехода 99
3.6. Выводы по главе 3 100
Глава 4. Влияние температуры на работу зарождения трещины в условиях плоского напряженного состояния и плоской деформации при увеличении толщины образцов 101
4.1. Составляющие общей работы разрушения образцов 101
4.1.1.Зоны плоского напряженного состояния и плоской деформацииции. 101
4.1.2. Характеристики изломов и их зависимости от температуры испытания и толщины образцов 102
4.2. Экспериментальное исследование влияния температуры и толщины образцов на составляющие работы зарождения трещины... 103
4.2.1. Изменение утяжки под надрезом при испытании образцов на статический изгиб 104
4.2.2. Составляющие работы зарождения трещины, соответствующие зонам плоской деформации и плоского напряженного состояния. 104
4.2.3. Удельные работы зарождения трещины в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния 107
4.3. Исследование поверхности изломов образцов при вязко-хрупком переходе 111
4.4. Выводы по главе 4 113
Глава 5. Практическое применение параметров вязкохрупкого разрушения сталей для управления качеством полуфабрикатов и изделий 114
5.1. Методика определения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей 114
5.1.1. Область применения, назначение и объекты 114
5.1.2. Характеристики параметров вязко-хрупкого разрушения 115
5.1.3. Применяемое оборудование 115
5.1.4. Виды испытаний и исследований 115
5.1.5. Типы применяемых образцов 117
5.1.6. Температуры испытания 117
5.1.7. Формулы для расчета параметров вязко-хрупкого разрушения и расчетно-измеряемые величины 117
5.1.8. Оценка погрешности измерений 120
5.1.9. Вид представляемых зависимостей 120
5.2. Определение качества деформируемой стали Ст Зкп с разной величиной зерна 121
5.2.1. Параметры разрушения образцов из деформируемой стали Ст Зкп с разными размерами зерен 121
5.2.2. Определение критической температуры хрупкости Т,ф и критического прогиба 122
5.2.3. Расчет критического локального растягивающего напряжения акр и критического локального напряжения сткр(ДХ) 124
5.2.4. Вычисление характеристического расстояния ДХ и приведенного значения характеристического расстояния 127
5.3. Определение качества трубной стали Ст Зсп различных плавок127
5.3.1. Расчет параметров хрупкого, квазивязкого и вязкого разрушений в зависимости от типа концентратора напряжений 130
5.3.2. Влияние типа концентратора напряжений на работу зарождения трещины и ее составляющих 143
5.3.3. Определение работы распространения трещины 148
5.4. Определение качества литой стали 20ГЛ боковой рамы тележки грузового вагона 151
5.5. Выводы по главе 5 161
Общие выводы 163
Литература 166
Приложения 176
