Определение порога хладноломкости

Испытания на ударный изгиб проводят, чтобы спрогнозировать поведение материала (и конструкции, изготовленной из него) в условиях эксплуатации для установления склонности материала к хрупкому разрушению. Порог хладноломкости определяют при проведении так называемых серийных испытаний, т.е. испытаний на ударный изгиб большого числа образцов при последовательно понижающейся температуре. На построенной по результатам испытаний зависимости ударной вязкости от температуры (рис. 5) порогом хладноломкости Т_ПХ считают температуру наиболее резкого падения ударной вязкости (изменение знака производной кривой KС-Т). Обычно эта температура лежит между Т_В и Т_Н – верхним и нижним порогом хладноломкости – температуры соответственно начала падения KС и близкого к нулевому значению KС.

а	б

Рис. 5. Температурные зависимости ударной вязкости (а)

и доли вязкой составляющей в изломе (б)

Порог хладноломкости определяют и по доле волокнистой составляющей в изломе ударного образца (процент волокна В в изломе) и доле хрупкого, кристаллического строения излома. Верхний порог хладноломкости примерно соответствует температуре, при которой в изломе 90 % волокна, нижний – 10 %. Критической температурой хрупкости (порогом хладноломкости) считают температуру, при которой в изломе образца 50 % вязкой составляющей, поэтому ее часто обозначают Т₅₀. Следует отметить, что величины Т_ПХ и Т₅₀ не всегда совпадают, поскольку четкое разграничение излома на вязкую волокнистую и кристаллическую блестящую части обнаруживается только при испытаниях углеродистых и низколегированных сталей. При испытаниях высокопрочных сталей зоны вязкой и хрупкой составляющей локализованы порой в пределах зерна, поэтому определяются не визуально, а при электронно-микроскопическом исследовании, когда можно уверенно выявить вязкое (чашечный излом) или хрупкое разрушение (ручьистый излом).

Задание

1. Провести испытания образцов различных конструкционных материалов.

2. Определить ударную вязкость и порог хладноломкости заданными методами.

Порядок выполнения работы

1. Определение ударной вязкости.

1.1. Ознакомиться с методикой проведения испытаний на ударный изгиб и расчета ударной вязкости КС.

1.2. На готовых образцах для ударных испытаний измерить В и Н₁, (рис. 4) и определить S₀.

1.3. Произвести испытание на ударный изгиб, записать максимальную и остаточную энергии маятника, результаты измерений, испытаний и расчетов записать в табл. 1.

1.4. Определить вид излома образца после разрушения, зарисовать и описать его.

2. Определение порога хладноломкости.

2.1. На готовых комплектах образцов, изготовленных из одного материала и разрушенных при различных фиксированных температурах, определить процент волокнистой составляющей в изломе каждого образца и результаты занести в табл. 2.

2.2. Построить график зависимости % Х_Р – Т, С. Определить и обозначить на графике Т_В, Т_Н и Т₅₀ – верхний и нижний пороги хладноломкости и температуру перехода в хрупкое состояние.