автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Параметры вязко-хрупкого разрушения сталей и их применение для управления качеством полуфабрикатов и изделий

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Шведов Михаил Афанасьевич

ПАРАМЕТРЫ ВЯЗКО-ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.16.01-Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2004

Работа выполнена в Чувашском государственном университете им.И.Н.Ульянова и в Нижегородском государственном техническом университете

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

|Саррак В.И.|,

доктор технических наук, профессор Чернышов Е.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Володин В.А.

кандидат технических наук, доцент Дубинский В.Н.

Ведущая организация: ООО «Промтрактор-Промлит», г.Чебоксары

Защита диссертации состоится <(2'/» ¿^/<.'.'1 ^//г^Я 2004г. В « 7-3» часов на заседании совета Д 212.165.07 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г.Нижний Новгород, ул. Минина, 24, корп.1, ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Ульянов В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для обеспечения надежной работы металлических конструкций и механизмов, повышения их долговечности и предотвращения внезапного хрупкого разрушения при понижении температуры эксплуатации необходимо иметь четкое, физически обоснованное понимание явления вязко-хрупкого перехода (хладноломкости). Особенно важное значение это имеет для трубных сталей, работающих в условиях низких температур и высоких давлений, а также литых деталей, испытывающих большие знакопеременные нагрузки и эксплуатирующихся при отрицательных температурах. Это является одной из важнейших проблем металловедения. Наука о сопротивлении материалов разрушению развивается уже много лет. За это время накоплен большой объем сведений о природе, механизмах и критериях разрушения. В развитие этой науки внесли существенный вклад многие отечественные ученые, исследователи и производственники. В общей проблеме разрушения твердых тел, хрупкое разрушение занимает особое место. Это связано с тем, что в отличие от вязкого разрушения, хрупкое разрушение является наиболее опасным, так как оно обычно происходит катастрофически быстро и под действием сравнительно низких приложенных напряжений. В связи с этим, изучение микро- и макромеханизмов, а также параметров и критериев вязко-хрупкого разрушения сталей, их применение для управления качеством полуфабрикатов и изделий является актуальной задачей. До настоящего времени пока еще нет четкого физического представления о природе и кинетике процесса разрушения, в том числе и хрупкого. Поэтому исследование перехода характера разрушения металлов и сплавов от вязкого к хрупкому при понижении температуры испытания, влияние внешних и внутренних условий, геометрии образцов и других факторов на этот переход, а также изыскание новых структурно-чувствительных параметров, оценка и применение существующих подходов к процессу разрушения (силовой, термодинамический и синергетический и др.) является актуальным для понимания физической природы разрушения и имеет большое научное и практическое значение.

Цель работы. Исследование закономерностей перехода характера разрушения сталей от вязкого к хрупкому в зависимости от внешних и внутренних условий, разработка комплексного подхода (силового, термодинамического и синергетического) и новых параметров вязко-хрупкого разрушения деформированных и литых сталей и их применение для управления качеством полуфабрикатов и изделий.

В соответствии с этим, в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

• анализ характеристик вязко-хрупкого разрушения различных сталей в зависимости от •""•пгрртзт'' ""т деформирования,

размеров образцов, и ВДЙаяжений и размера зерна;

• разработка комплексных подходов, оценивающих способность деформируемых и литых изделий сопротивляться хрупкому разрушению;

• установление стадий вязко-хрупкого разрушения и определение параметров, характеризующих эти стадии;

• разделение работы зарождения трещины на составляющие, учитывая неоднородность напряженного состояния перед фронтом концентратора напряжений и установление ее аналитической зависимости от толщины образца и размера утяжки при изменении температуры испытания в области вязко-хрупкого перехода;

• изучение микромеханизмов разрушения сталей в области вязко-хрупкого перехода в зависимости от температуры, типа концентратора напряжений, скорости деформации и размеров образцов;

• разработка методики определения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей для управления качеством полуфабрикатов и изделий.

Научная новизна работы заключается в том, что

1. Объединены три подхода к процессу вязко-хрупкого разрушения сталей: силовой, термодинамический и синергетический. Показано, что процесс хрупкого разрушения происходит в две стадии. На первой стадии разрушения в области концентрации напряжений происходит микропластическая деформация, характеризующаяся эффективной энергией активации. На второй стадии достигается локальная прочность - критическое локальное растягивающее напряжение акр, образуется зародыш магистральной трещины и происходит ее рост.

2. Установлено, что зарождение трещины в области вязко-хрупкого перехода зависит от вида напряженного состояния, возникающего перед концентратором напряжений. Разработана новая методика разделения работы зарождения трещины на составляющие и определены удельные работы зарождения трещины в области плоского напряженного состояния и плоской деформации в зависимости от температуры испытания.

3. Впервые установлены закономерности и показано влияние условий испытания на критические значения параметров разрушения, зависящих от структурного состояния сталей

4. Определены и экспериментально подтверждены изменение критических температур хрупкости и температурных интервалов вязко-хрупкого разрушения литой и деформированных сталей в зависимости от типа концентратора напряжений (трещина, острый и тупой надрезы), от скорости деформации и других факторов при испытаниях на изгиб.

5. Установленные закономерности и теоретическое обоснование механизма зарождения трещины, позволяют прогнозировать работу зарождения трещины в упруго-пластической зоне перед концентратором напряжений в зависимости от температуры испытания и типа концентратора напряжений.

Практическая ценность данной работы заключается в использовании

полученных результатов исследований #Ия выбора литых и деформированных

//»ПОВС,.»*«

сталей с требуемым уровнем механических свойств для различных изделий машиностроения, работающих в области низких температур, высоких давлений и больших нагрузок, обеспечивающих надежность и долговечность машин и металлических конструкций.

Разработанная методика применения новых параметров вязко-хрупкого разрушения сталей может быть внедрена для практического решения вопросов управления качеством изделий на предприятиях черной металлургии, трубопрокатного производства, тракторного и вагонного машиностроения и других отраслях народного хозяйства.

Исходя из этого, по результатам данных исследований на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Силовой, термодинамический и синергетический подходы к вязко-хрупкому разрушению сталей.

2. Модель двухстадийного процесса хрупкого разрушения. Термодинамический и силовой критерии хрупкого разрушения сталей.

3. Методика разделения работы зарождения трещины на составляющие и ее прогнозирование в зависимости от геометрии образцов и внешних условий при испытании на трехточечный изгиб.

4. Выявленные закономерности изменения критических температур хрупкости и температурные интервалы значений вязко-хрупкого перехода, в зависимости от условий испытания, подтверждены микромеханизмами разрушения.

5. Влияние внешних и внутренних условий на изменение новых параметров и характеристик разрушения сталей в области вязко-хрупкого перехода.

6. Практическая методика применения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались ^ обсуждались на научных семинарах лаборатории физической природы хрупкости и разрушения металлических материалов ИМФ ЦНИИчермет им.И.П.Бардина, на Всесоюзной научно-технической конференции «Интеркри-сталлитная хрупкость сталей и сплавов» (г.Ижевск, 27-29 ноября 1984 г.), на V Республиканской конференции «Физика разрушения» (г.Черновцы, 21-23 мая 1985 г.), на научно-технической конференции «Методы оценки и пути стали» (г.Киев, 4-6 марта 1986 г.), на II Всесоюзной конференции «Прочность материалов и конструкций при низких температурах» (г.Житомир, 16-18 сентября 1986 г.), на семинаре «Металловедческие вопросы прочности и хрупкости стали» (г.Киев повышения трещиностойкости и надежности труб, трубопроводов и сосудов давления» (г.Челябинск, 1-4 октября 1985 г.), на II Всесоюзном симпозиуме по механике разрушения «Трещиностойкость материалов и элементов конструкций» (г.Житомир, 15-17 октября 1985 г.), на семинаре «Новые достижения в области металловедения и термической обработки, 3-5 февраля 1987 г.), на конференции «Проблемы разрушения металлов» (г.Москва, 20 апреля 1987 г.), на 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра» (г.Санкт-Петербург, 14-16 апреля 2003 г.), на IX

Международной научно-технической конференции «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий» (г.Запорожье, 23-26 сентября 2003 г.), на научных семинарах кафедры «Технологии металлов и литейного производства» ЧувГУ, на заседаниях кафедр ФМВТ НГТУ.

Автор выражает глубокую благодарность академику Инженерно-технологической академии Чувашской Республики ВАСкуднову за проведенные консультации, обсуждение полученных результатов и ценные рекомендации, которые оказали неоценимую помощь при написании данной работы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы из 118 наименований и приложения. Ее объем составляет 186 страниц машинописного текста, содержит 59 рисунков и 10 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проведенных в данной работе исследований, сформулирована общая цель и конкретные задачи, изложены основные научные положения, выносимые на защиту, указана новизна проведенных исследований, их научная и практическая ценность.

В первой главе приводится обзор литературы по критериям и микромеханизмам хрупкого разрушения сталей. Отмечается, что при разработке критериев прочности основное внимание всегда уделялось хрупким разрушениям. В настоящее время проблема хрупкого разрушения металлов и сплавов взаимосвязано изучается как механиками, так и металловедами. Исследования сопротивления хрупкому разрушению обычно проводят на основе анализа локальной напряженности в вершине трещины с использованием силовых - критический коэффициент интенсивности напряжений), энергетических (удельная энергия разрушения О ¡с и поверхностная энергия по Гриффитсу у5) идеформацион-ных - критическая величина раскрытия трещины) критериев. Согласно силовому критерию локальные напряжения в месте зарождения микротрещин или в вершине растущей трещины должны превосходить напряжение теоретической прочности. По энергетическому критерию процесс зарождения и роста трещины должен быть энергетически выгодным. Проводится детальный обзор, анализ и сравнение критериев А.А.Гриффитса, Е.Орована, ГИрвина. Теоретическая оценка характеристик механики хрупкого разрушения показывает, что эти критерии связаны между собой равенствами:

где Ог- предел текучести; Е — модуль упругости.

Характеристики сопротивления разрушению (Кю, , С/с, и 5с) являются критериями механики разрушения и определяют трещиностойкость материала -его способность работать в деталях или конструкциях с трещинами.

Для расчета синергетических критериев разрушения: критерия зарождения трещины критерия распространения трещины где ^скр ~ 0,75'\УС — критическая предельная удельная деформация; критерия хрупкости , необходимо вычисление предельной удельной энергии деформации:

\Ус = 0,5(ог + а1С)епрад, (2)

где Сх>- предел текучести; с, - истинное сопротивление разрушению металла, равное ств(1 + 5); епред - истинное сужение площади поперечного сечения образца к моменту разрыва, равное 1п [1/(1-\у)].. Этот важный показатель характеризует структурно-энергетическое состояние поликристалла и, являясь комплексной величиной предельного состояния материала, обобщает как прочностные, так и пластические характеристики. Вышеперечисленные синергетиче-ские критерии разрушения количественно отражают способность материалов сопротивляться возникновению и развитию трещины, а также количественно оценивают противостояние хрупкому разрушению.

В настоящее время существует много методов определения критической температуры хрупкости (КТХ), их физического и механического толкования. Обычно КТХ определяют по некоторому значению критериальной характеристики прочности или пластичности (несущая способность, разрушающее напряжение, пластичность, энергия разрушения), изменяющейся с температурой испытания. Несмотря на то, что наиболее практически применяемым критерием КТХ является порог хладноломкости Т50, при котором в изломе образца присутствует 50% вязкой составляющей, представляет интерес изучение других значений КТХ, которые более обоснованно и надежнее характеризуют относительную стойкость материала противостоять хрупкому разрушению.

Критерии хрупкой прочности материалов: сопротивление отрыву сопротивление микросколу и максимальное локальное растягивающее напряжение имеют разный физический смысл и определяются разными методами. Разрушению сколом всегда предшествует некоторая локальная пластическая деформация, протекающая перед надрезом, то есть должен существовать некоторый механизм увеличения напряжения. Установлено, что хрупкое разрушение стали происходит в том случае, если в результате пластической деформации в определенном локальном объеме материала растягивающие напряжения достигнут или превысят величину

Анализ прочности твердых тел с позиций термофлуктуационного разрушения межатомных связей развит в работах С.Н.Журкова и других. Атомный механизм зарождения трещин качественно одинаков при хрупком и вязком раз-

рушении. Различие между этими видами разрушения связано с энергоемкостью и скоростью распространения трещины. Энергоемкость вязкого разрушения гораздо больше потому, что при развитии вязкой трещины пластическая деформация идет не только вблизи ее вершины, но и по значительному объему детали или образца. При развитии хрупкой трещины пластическая деформация локализована в узком слое у ее вершины. Проведено рассмотрение и анализ основных механизмов зарождения микротрещин, их докритического подрастания и рост трещин. Описана классификация микромеханизмов разрушения металлов и сплавов по фрактографическому признаку. На основании проведенного литературного обзора можно сделать вывод, что разработка, исследование новых параметров и подходов оценки сопротивления металлов и сплавов хрупкому разрушению является актуальной задачей, направленной на решение проблем повышения надежности и качества продукции машиностроения. Поэтому применение новых параметров, являющихся мерой сопротивления материалов разрушению, и установление их зависимости от внешних и внутренних условий имеет большое научное и практическое значение.

Во второй главе описана методика проведения экспериментов, обосновывается выбор материалов и проводимых исследований. Испытания проводили на образцах из конструкционных сталей 10 различных составов: 35ХГСА, 18Х2Н4ВА, 17ГС, 09Г2СФ, Ст Зкп, Ст Зсп и Ст Зсп с микролегированием ТС и V (4 плавки). Данные стали широко применяются в различных областях машиностроения: для ответственных деталей сварных конструкций, фланцев, валов, шестерен, корпусов паровых турбин, трубопроводов, фасонных профилей, металлоконструкций, деталей машин и т.д. При выборе данных марок сталей руководствовались тем, что все они склонны к хладноломкости, то есть с понижением температуры они хрупко разрушаются и у всех этих сталей существует интервал вязко-хрупкого перехода.

Образцы для испытания изготавливали из прутков, полос и проката. Размеры образцов, тип концентратора напряжений и условия испытания выбирали исходя из поставленной цели и основных задач диссертации. Для проведения температурно-скоростных испытаний изготавливали образцы типа Шарпи (ГОСТ 9454-78) размером 5x10x55 мм и 10x10x55 мм с острым надрезом глубиной 2 мм, углом раскрытия надреза 45° и радиусом закругления в вершине 0,25 мм. Изучение влияния размеров образцов на энергетические параметры разрушения проводили на образцах различной толщины с острым надрезом. Исследование влияния типа концентратора напряжений на параметры разрушения проводили на образцах (ГОСТ 9454-78) размером 5x10x55 мм с острым, тупым надрезами и с трещиной. Термическую обработку исследуемых марок сталей проводили в электрических печах сопротивления, в соляных ваннах и в вакууме в запаянных кварцевых ампулах. Испытания на статический трехточечный изгиб проводили на универсальной испытательной машине «ИНСТРОН» при скоростях нагружения (скорость движения траверсы) в интервале 0,005 - 50 см/мин. Скорость движения ленты регистрирующего самописца можно было изменять в диапазоне 0,2 - 50 см/мин. 8

Температурные испытания образцов исследуемых марок сталей на статический трехточечный изгиб в диапазоне температур от -196°С до +20°С осуществляли в жидком азоте, в его парах и в смеси этилового спирта и жидкого азота. Испытания проводили в ванне-криостате, которая устанавливалась на нижний неподвижный захват универсальной испытательной машины «ИНСТРОН». Измерение температуры образцов проводили калиброванными медь-константановыми термопарами диаметром 0,35 - 0,50 мм.

На диаграммной ленте самописца универсальной испытательной машины «ИНСТРОН» регистрировали изменение нагрузки Р на образец в зависимости от его прогиба f. Нагрузку общей текучести Рот и соответствующий ей прогиб fOT общей текучести определяли в точке перегиба по окончании прямой линии упругого участка деформирования образца. Максимальную нагрузку действующую на образец во время испытания и соответствующую ей максимальный прогиб определяли по ее максимальному значению на диаграммной ленте самописца. Разрушающую нагрузку Рр и соответствующую ей разрушающий прогиб определяли в точке обрыва записи нагрузка - прогиб на диаграммной ленте самописца.

Критическое локальное растягивающее напряжение а^, при испытании образцов на статический трехточечный изгиб определяли по методике Нотта-Вуллерта, используя уравнение:

=Q-vT, (3)

где Q - перенапряжение, зависящее от типа концентратора напряжений, сгт - предел текучести стали приТкр.

Определение характеристического расстояния ДХ и критического растягивающего напряжения а,ф(ДХ) проводили графически по методу Гольцмана. Из диаграмм нагрузка - прогиб определяли численные значения работы зарождения трещины и работы распространения трещины измеряя соответствующие площади планиметрированием. Металлографические исследования проводили на оптических микроскопах МИМ - 7 и "NEOPHOT-32". Выход от микроскопа "NEOPHOT-32" с помощью видеокамеры Digital Video Camera "ViCAM" был на персональный компьютер "PENTIUM". Микроструктуру фотографировали в операционной оболочке "WINDOWS" при увеличениях хЮО и х500. Изучение микроструктуры и определение величины зерна в стали (по ГОСТ 5639-65) проводили на травленных микрошлифах в 4 % спиртовом растворе HNO3. Фрактографические исследования изломов образцов после испытаний проводили визуально и на растровых электронных микроскопах «Stereoscan S-150» и «JSM-U3».

В третьей главе рассматриваются силовые и термодинамические параметры хрупкого разрушения сталей в зависимости от температуры испытания и скорости деформации, температурные параметры, а также две стадии разрушения в области вязко-хрупкого перехода. Одна из стадий, которая отражает микроскопическую прочность структуры при хрупком разрушении наступает тогда, когда локальные растягивающие напряжения в области зарождения трещины

достигают своего критического значения ст^. Другая стадия - устанавливает зависимость между критической температурой хрупкости 'Тир, характеризующей переход от вязкого характера разрушения к хрупкому и скоростью деформации Е. Эта зависимость подчиняется уравнению Аррениуса:

е- А ехр|

Я

кТ,

(4)

кр у

где А - постоянная; Н - энергия активации; к - постоянная Больцмана.

На этом основании можно сделать заключение, что разрушение является термически активируемым процессом и рассмотреть зарождение трещины с позиций кинетической теории. Определены температурно - скоростные зависимости характеристик разрушения сталей. Исследования проводили на образцах из конструкционных сталей 35ХГСА после закалки с 880°С и отпуска при 525°С, 18Х2Н4ВА после закалки с 950°С и отпуска при 100°С и трубных сталей Ст Зсп (разных плавок) и 09Г2СФ с микролегированием Т и V.

Критическую температуру хрупкости Ткр, критический прогиб образцов £ф и критическое локальное растягивающее напряжение акр, определяли для каждой скорости деформации, строя зависимости разрушающей нагрузки Рр, нагрузки общей текучести Рот и соответствующих прогибов образцов ^ ^ от температуры испытания (рис. 11

Рис.1. Зависимости нагрузок Рот (о, э, •) и Рр (х) (а) и соответствующих прогибов образца (б) от температуры для стали 35ХГСА. 1 -ё =2х10"4 с"1; 2-е =8х10"4

Значения критических температур хрупкости Тц, и критических прогибов образцов определяли по совпадению нагрузок а также соответст-

вующих прогибов образцов при изменении температуры испытания для различных скоростей деформации. На рис.1 стрелкой показана критическая температура хрупкости Т,ф, соответствующая температуре, при которой разрушающая

нагрузка равняется нагрузке общей текучести при ¿ = 2-10 ~*С 1 для стали 35ХГСА. Показано, что значения возрастают с увеличением скорости

деформации. Значения энергии активации Н для исследуемых сталей определяли, согласно уравнению Аррениуса (4), по наклону прямых в координатах Определяли также параметры хрупкого разрушения трубных сталей -критическое локальное растягивающее напряжение характеристическое расстояние и критическое растягивающее напряжение Величина

не изменяется при изменении условий испытания, что свидетельствует об ее инвариантности по отношению к скорости деформации и температуре. Поэтому величина является силовым параметром хрупкого разрушения.

На основании полученных результатов можно выделить две стадии хрупкого разрушения: стадию микропластической деформации до достижения и стадию образования зародыша магистральной трещины и рост трещины. Первая стадия разрушения является термически активируемым процессом и ее термодинамическим параметром является энергия активации Н микропластической деформации. Вторая стадия разрушения, согласно, уравнению (3), определяется силовым параметром который не зависит от

В четвертой главе диссертации изучено влияние температуры испытания и толщины образцов на работу зарождения трещины и ее составляющих в условиях плоского напряженного состояния и плоской деформации.

Для характеристики материала нужно знать закономерности изменения не только общей работы разрушения А в зависимости от условий испытания, но и ее составляющих - работы зарождения А3 и развития трещины Ар., Соотношение между этими составляющими зависит от геометрии образцов, наличия концентраторов напряжений, температуры испытаний и некоторых других факторов. При нагружении образца в области перед надрезом возникают зоны, различающиеся по напряженному состоянию. У боковых поверхностей образца появляются две зоны плоского напряженного состояния (ПНС), а в центре - зона плоской деформации (ПД). Работы зарождения трещины в этих зонах различны. Критическая температура Ткр перехода металла в хрупкое состояние зависит от геометрических параметров, включающих толщину образца В.

Исследование проводили на стали 17ГС после нормализации. Образцы с ^образным надрезом глубиной И = 2 мм, различной толщины В = 5,10 и 15 мм, но одинаковой высоты Н = 10 мм испытывали трехточечным изгибом на машине «ИНСТРОН» при скорости движения траверсы 2 мм/мин. Температура испытания Т = -196, -160, -50 и +20 °С. На двух половинках разрушенных образцов определяли сужение (утяжку) у основания надреза и визуально изучали излом. При рассмотрении стадии зарождения трещины можно предположить, что

зона ПНС, возникающая под надрезом при нагружении образца, соответствует зоне утяжки в основании надреза, поскольку утяжка происходит при зарождении трещины. А зона ПД соответствует пластической зоне вдоль надреза, длина которой равна разности между толщиной образца и зоной утяжки. Из анализа полученных экспериментальных данных следует, что при неизменной температуре Т величина утяжки под надрезом Во для образцов толщиной В > В0 не зависит от толщины образца, а зависит только от температуры испытания. Поэтому работу А, можно разделить на две составляющие: работу зарождения трещины в условиях ПД, пропорциональную величине (В - В0) и работу зарождения трещины в условиях ПНС, пропорциональную (Во/2)2. Следовательно, выражение для определения Аз при постоянной величине Т можно записать в следующем виде:

А3=к1{В-В0)+2к2^Во^

(5)

Первое слагаемое соответствует доле работы, затраченной на зарождение трещины в зоне ПД, а второе - в зоне ПНС. Строя зависимости значений Аз от толщины образцов В (рис.2), по тангенсу угла наклона прямых определяли коэффициент который можно трактовать, как удельную работу зарождения трещины в условиях ПД.

Рис.2. Зависимость работы зарождения трещины А3 от толщины В образцов при ературах испытания + 20, - 50 и -160 °С (1 - 3 соответственно); - утяжка под надрезом при - 50 °С. Коэффициент кг определяли из выражения (5) подставляя значение В = В0, тогда

в-50

к

2*, V

(6)

А Во

где - работа зарождения трещины при толщине образца, равной Во.

В этом случае коэффициент кг соответствует удельной работе зарождения трещины в условиях ПНС. Из выражения (6) следует, что величина утяжки определяется соотношением удельных работ зарождения трещины:

Удельная работа зарождения трещины к[ зоне ПД с понижением Т падает, тогда как кг в зоне ПНС остаётся неизменной. Величина к! характеризует предельное значение удельной работы, необходимой для образования трещины. Выполнен визуальный анализ изломов образцов различной толщины, который показал, что при одной температуре испытания вид изломов у них одинаков, но при разных Т изломы отличаются друг от друга. Так, при Т=-19б и -160°С изломы полностью макрохрупкие. При Т=-50°С в области, прилегающей к надрезу, имеется небольшая, доля макровязкой составляющей в виде «язычка». На соответствующей диаграмме Р^ после достижения максимальной нагрузки наблюдается незначительное ее снижение, что указывает на первоначальное стабильное распространение трещины, и, следовательно, на вязкое разрушение. На остальной поверхности разрушения при данной температуре испытания изломы макрохрупкие, а на диаграмме Р-Г виден спад нагрузки. При Т = +20 °С изломы полностью макровязкие.

Проведенные в этой главе исследования позволяют сделать следующее заключение. Учитывая вклад зон ПД и ПНС в общую работу зарождения трещины, можно вывести ее аналитическую зависимость от толщины образца и размера утяжки. Зная температурные зависимости удельных работ зарождения трещины в этих зонах, можно расчетным путем предсказать влияние температуры на работу зарождения трещины образцов различной толщины. На основании проведенных исследований открывается возможность прогнозирования работы зарождения трещины в упруго-пластической зоне перед концентратором напряжений в зависимости от температуры и толщины образцов.

В пятой главе изложено практическое применение параметров вязко-хрупкого разрушения сталей для управления качеством полуфабрикатов и изделий. Приведена методика определения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей. В методике указаны области применения и ее назначение, объекты исследований и материалы. Дана характеристика 22 количественным параметрам которые являются мерой сопротивления материалов разрушению и отражают силовые , деформационные термодинамический (Н), энергетические (А„, А3, Ар, кь кг), температурные (Т^, Тхв, Т„, ДТ, ДТ[, ДТг) и синергетические Кт Кр,, Р,ф) подходы вязко-хрупкого разрушения сталей при испытаниях на одноосное растяжение и трехточечный изгиб в зависимости от внешних и внутренних факторов. Приведено применяемое оборудование, виды испытаний и исследований, типы применяемых образцов и диапазон температурных испытаний. Приводятся формулы для расчета параметров и критериев вязко-хрупкого разрушения сталей. Указаны оценки погрешностей измерения и виды представляемых зависимостей.

Изложены результаты исследования влияние размера зерна стали Ст Зкп на параметры хрупкого разрушения - критическую температуру хрупкости Т^,, критический прогиб образца {щ,, критические растягивающие напряжения акр, Окр(ДX) и характеристическое расстояние ЛХ. Размер зерна в стали Ст Зкп был равен 11,36 и 55 мкм. Исследования проводили на плоских образцах размером 5x10x55 мм с острым надрезом (тип 13 по ГОСТ 9454-78). Установлено, что при увеличении размера зерна в стали критическая температура хрупкости Т^, возрастает, критический прогиб Гкр не изменяется, а значения Стц, и Оц,(АХ) понижаются. В то же время, характеристическое расстояние ДХ С увеличением размера зерна возрастает, но приведенные значения характеристического расстояния к диаметру зерна стали Ст Зкп - отношения ДХЛ1 - не изменяются.

Проведено исследование параметров разрушения трубной стали Ст Зсп (три разных плавки) в зависимости от типа концентратора напряжений (трещина, острый и тупой надрезы) Показано, что с увеличением радиуса концентратора напряжений величины Тц,, Тха смещаются в сторону более низких температур, а значение утяжка Во и работа зарождения трещины А, возрастают. Это приводит к расширению температурных диапазонов вязко-хрупкого перехода. Критическая температура Тв практически не зависит от типа концентратора напряжений, что свидетельствует об одинаковых условиях перехода характера разрушения от квазивязкого к полностью вязкому. Для исследуемых сталей при температурах испытания выше работа распространения трещины практически не зависит от типа концентратора напряжений. На рис.3 показана работа зарождения трещины (а) в зависимости от радиуса концентратора напряжений и работа распространения трещины (б) разных плавок трубной стали Ст Зсп.

В заключительной части главы рассмотрено определение качества литой стали 20ГЛ боковой рамы. Рама представляет собой литую ферменную конструкцию с буксовыми и центральным рессорным проемами. Вес боковой рамы 440 кг, марка стали 20ГЛ, термическая обработка - нормализация в агрегатах проходного типа. Боковые рамы в процессе длительной эксплуатации подвергаются действию больших по величине переменных нагрузок, в результате этого в наиболее напряженных зонах - углах буксового и рессорного проемов -возможно возникновение трещин. Опыт эксплуатации и исследования показывают, что на надежность и долговечность боковых рам существенное влияние оказывают такие дефекты как горячие трещины, раковины, засоры и другие, которые возникают в наиболее напряженных зонах. Также качество рам снижается при отклонениях в технологии их изготовления: неудовлетворительная термообработка, разностенность и т.д. Исследование микроструктуры, проведенн-ное на микрошлифах после травления 4%-ным раствором азотной кислоты показало, что микроструктура металла боковых рам - феррито-перлитная, с выделением перлита в виде перлитной сетки по границам аустенитных зерен.

Проведены исследования с применением новых параметров разрушения, разработанных в данной диссертации. В частности были определены сужения у основания надреза Во, разрушающий прогиб образца Далее, используя разработанную методику, вычислены удельные работы зарождения трещины Установлено, что найденные значения удельной работы зарождения трещины в условиях плоской деформации зависят как от типа надреза, так и от температуры испытания. При испытании образцов с острым надрезом значения уцель-ной работу зарождения трещины для всех исследуемых деталей являются низкими. Таким образом, найденная величина удельной работы зарождения трещины в условиях плоской деформации, которая, характеризует предельное значение удельной работы, необходимой для образования трещины, может служить критерием при оценке сопротивления стали зарождению трещины. Кроме этого, проведя визуальное исследования поверхностей изломов ударных образцов с острым и тупым надрезами после испытаний на ударную вязкость при различных температурах и на основании полученных результатов, можно сделать заключение, что данные температуры испытания: -60°С и +20°С находятся в интервалах вязко-хрупкого перехода, соответственно в областях квазихрупких разрушений и квазивязких разрушений

Вычислены синергетические критерии разрушения для

деформируемой стали Ст Зсп и литой стали 20ГЛ, которые позволили комплексно оценить качество металла по испытаниям на одноосное растяжение. Найдена корреляция и построена зависимость ударной вязкости КСи от предельной удельной энергии деформации для литой стали 20ГЛ. Это позволило выработать рекомендации по улучшению качества полуфабрикатов и изделий. Технико-экономический эффект проведенных исследований выражается в предотвращении производственного брака, позволяет прогнозировать и более объективно оценивать качество стальных заготовок и повысить стабильность технологии. Научно-методические результаты проведенных исследований вне-

дрены в учебный процесс в соответствующих курсах и используются при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий.

Общие выводы

1. Проведено комплексное научное исследование закономерностей вязко-хрупкого разрушения различных сталей и определены 22 количественных параметра, являющихся мерой сопротивления материалов разрушению и отражающие силовые (2), деформационные (4), термодинамический (1), энергетические (5), температурные (6) и синергетические (4) подходы при испытаниях на одноосное растяжение и трехточечный изгиб, в зависимости от внешних факторов и внутренних условий.

2. Показано, что силовые параметры - критическое локальное растягивающее напряжение и критическое растягивающее напряжение практически не зависят от скорости деформации £ и соответствующих значений критических температур хрупкости Но с увеличением размера зерна от 11 мкм до 55 мкм данные силовые параметры уменьшаются в 1,6 -1,8 раза.

3. Установлено, что деформационные параметры разрушения - утяжка под надрезом Во, прогибы образцов зависят от скорости деформации, радиуса концентратора напряжений. В то же время утяжка под надрезом при испытании образцов на статический трехточечный изгиб не зависит от толщины образцов В, а зависит только от температуры испытания.

4. Предложен и экспериментально определен термодинамический параметр разрушения сталей в области вязко-хрупкого перехода - энергия активации Н микропластической деформации. Он характеризует первую стадию процесса хрупкого разрушения - образование упруго-пластической области перед концентратором напряжений. Вторую стадию хрупкого разрушения - достижение локальной прочности - характеризует силовой параметр

5. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод разделения энергетического параметра - работы зарождения трещины - на две составляющие, соответствующие зонам плоской деформации и плоского напряженного состояния. Определены температурные зависимости удельных работ зарождения трещины в этих зонах. Выведена аналитическая зависимость работы зарождения трещины от толщины образцов и размера утяжки под надрезом.

6. Установлены температурные параметры разрушения - критические температуры хрупкости Тцр, Тга, Тю и интервалы вязко-хрупкого перехода ДТ, ДТь

для исследуемых сталей и показано их изменение в зависимости от скорости деформации, радиуса концентратора напряжений и размера зерна. Изучены микромеханизмы разрушения сталей при изменении температуры испытания в области вязко-хрупкого перехода в зависимости от размеров образцов, скорости деформации и типа концентратора напряжений.

7. Впервые введены в число параметров вязко-хрупкого разрушения сталей и рассчитаны 2-х и 3-х параметрические критерии разрушения синергетики,

которые позволяют объективно количественно выделять соотношения стадий зарождения и распространения трещин при оценке качества металла и выработать рекомендации по назначению путей изменения этих соотношений при управлении качеством, предотвращении брака литых и деформированных стальных заготовок.

8. Разработана комплексная методика определения следующих количественных параметров вязко-хрупкого разрушения сталей: 0„р, СТкр(ДХ), Во, Н,

Установлена взаимосвязь приемо-сдаточных производственных характеристик качества изделий - значений КСи, в условиях ударного трехосного объемного растяжения, с синергетической характеристикой - предельной удельной энергии деформации определяемой в статических условиях одноосного растяжения цилиндрических образцов, позволяющая перейти к расчетам новых критериев синергетики: и дать их связь с другими характеристиками рабо-

тоспособности.

9. Объединение в работе разных подходов - силовой, деформационного, термодинамического, синергетического и других, каждый из которых отражает сложность природы разрушения и особенности вязко-хрупкого разрушения сталей происходящего при изменение скорости деформации, температуры, наличия концентраторов напряжений, и т.д. позволяет комплексно учесть влияние химического состава, структуры на уровень предельных характеристик и применить их для оценки качества изделий, отличающихся геометрией, температурно-скоростными условиями нагружения. Все это создает основы всесторонней системы управления качеством полуфабрикатов, работоспособности и надежности готовых изделий.

Ю.Технико-экономический эффект от полученных научных и методических результатов исследования выражается в сокращении трудоемкости при принятии технологических решений, разработке мероприятий по оперативному управлению качеством, обеспечивающее предотвращение производственного брака.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Саррак В.И., Шведов М.А. Энергия активации пластической деформации, предшествующей хрупкому разрушению // Интеркристаллитная хрупкость сталей и сплавов: Тез.докл. Всесоюзн. научно-техн.конф., Ижевск, 1984.-С.157-158.

2. Саррак В.И., Шведов М.А. Исследование температурно-скоростной зависимости характера разрушения стали // Физика и механика разрушения. М., ВЗМИ, 1984.-С.143-148.

3. Саррак В.И., Шведов М.А. Температурно-скоростная зависимость вязко-хрупкого перехода // Физика разрушения: Тездокл^ Республ.конф.-Киев, ИПМ АН УССР, 1985.-С.31-32.

4. Саррак В.И., Шведов М.А. Применение критерия локального растягивающего напряжения при оценке сопротивления трубных сталей хрупкому

разрушению // Методы оценки и пути повышения трещиностойкости и надежности труб, трубопроводов и сосудов давления: Тез.докл.научн.-техн.конф.-Челябинск, 1985-С.52-53.

5. Саррак В.И., Шведов МА Влияние температуры на работу зарождения трещины в условиях плоского напряженного состояния и плоской деформации // Заводская лаборатория.-1985.-Т51, № 11.-С.72-74.

6. Саррак В.И., Шведов М.А. Изучение зависимости составляющих общей работы разрушения стали от условий испытания // Проблемы повышения технического уровня производства черных металлов и сплавов и улучшения качества металлопродукции.-М., Черметинформация.-1985 г.

7. Саррак В.И., Шведов М.А. Силовой и термодинамический критерий хрупкого разрушения сталей // Трещиностойкость материалов и элементов конструкций: Тез.докл. II Всесоюзн.симпоз. по механике разруш.-Киев, ИПП АН УССР.-Т.1.-1985.-С.87.

8. Саррак В.И., Шведов М.А. Критерии хрупкого разрушения низколегированных сталей при испытании на изгиб // Прочность материалов и конструкций при низких температурах: Тездокл. II Всесоюзн.конф.-Киев, ИПП АН УССР, часть ^-1986.-С39-40.

9. Саррак В.И., Шведов М.А. Разрушение сталей в области вязко-хрупкого перехода при испытании образцов с разными концентраторами напряжений на статический изгиб // Прочность материалов и конструкций при низких температурах: Тез.докл. П Всесоюзн.конф.-Киев, ИПП АН УССР часть 11.-1986.-С.40.

Ю.Шведов МА. Параметры разрушения новых марок сталей с микролегированием в области вязко-хрупкого перехода // Роль науки в повышении эффективности производства в свете требований XXVII съезда КПСС: Тез.докл.научн.-практич.конф.-Чебоксары, ЦНТИ.-1987.

11.Саррак В.И., Шведов МА Разрушение сталей в области вязко-хрупкого пере хода при испытании образцов с различными концентраторами напряжений на статический изгиб // Проблемы прочности.-1989.-№ 1.-С.34-37.

12.1Пведов МА, Чернышов Е.А. Исследование склонности к хрупкому разрушению низколегированных сталей // Литейное производство сегодня и завтра: Материалы 4-й Всеросс. Науч.-практич.конф.-СПб., 2003.-С.42-44.

13.Шведов МА, Чернышов Е.А. Параметры хрупкого разрушения низколегированных сталей // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий: Сб.научн.тр. ГХ Междунар. научно-техн.конф.-Запорожье 2003.-С.128-130.

Н.Шведов М.А. Изучение перехода характера разрушения сталей от вязкого к хрупкому // Материаловедение и металлургия: Труды НГТУ.-Н.Новгород; НГТУ.-2003.-Т.38.-С.238-240.

Пописано в печать 18.11.04. Формат 60x84/16 Усл.печл. 1,0. Уч.-издл. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Кг

Отпечатано в типографии Чувашского госуниверситета 428015, г.Чебоксары, Московский просп.,15

»2 69 2 2

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. КРИТЕРИИ И МИКРОМЕХАНИЗМЫ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ (Литературный обзор).

1.1. Критерии хрупкого разрушения.

1.1.1. Критерий Гриффитса.

1.1.2. Критерий Орована.

1.1.3. Критерий Ирвина.

1.1.4. Синергетические критерии разрушения.

1.1.5. Критическая температура хрупкости.

1.1.6. Сопротивление отрыву

1.1.7. Сопротивление микросколу Кмс.

1.1.8. Максимальное локальное растягивающее напряжение акр.

1.1.9. Энергия активации процесса разрушения.

1.2. Микромеханизмы хрупкого разрушения.

1.2.1. Механизмы зарождения микротрещин.

1.2.2. Механизмы докритического подрастания микротрещин.

1.2.3. Микромеханизмы роста трещин.

1.2.4. Классификация микромеханизмов разрушения по фрактогра-фическому признаку.

1.3. Выводы по главе 1.

1.4. Цель и постановка задачи исследования.

Глава 2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ, ПРОВОДИМЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1. Материалы для исследований и условия их получения.

2.1.1. Выплавка сталей, химический состав, режимы термической обработки.

2.1.2. Изготовление образцов для исследования.

2.1.3. Термическая обработка.

2.2. Проводимые исследования и методики экспериментов.

2.2.1. Испытания на статический трехточечный изгиб.

2.2.2. Методика определения критических локальных растягивающих напряжений акр перед надрезом.

2.2.3. Методика определения критических параметров разрушения перед различными концентраторами напряжений.

2.2.4. Структурные и фрактографические исследования.

2.4. Выводы по главе 2.

Глава 3. ПАРАМЕТРЫ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ.

3.1. Два подхода к процессу разрушения в области вязко-хрупкого перехода.

3.1.1. Достижение критических значений локальных напряжений.

3.1.2. Термически-активируемый процесс разрушения.

3.2. Температурно-скоростные зависимости характеристик разрушения сталей.

3.2.1. Определение критической температуры хрупкости Ткр и критического прогиба образцов Гкр.

3.2.2. Определение критического локального растягивающего напряжения Окр.

3.2.3. Определение характеристического расстояния АХ и критического локального напряжения сткр(АХ).

3.2.4. Вычисление энергии активации.

3.3 Изменение параметров хрупкого разрушения сталей в зависимости от скорости деформации.

3.4. Две стадии хрупкого разрушения и их критерии.

3.5. Температурные параметры разрушения в области вязко-хрупкого перехода.

3.5.1.Критические температуры в области вязко-хрупкого перехода

3.5.2. Температурные зоны вязко-хрупкого перехода.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РАБОТУ ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ТОЛЩИНЫ ОБРАЗЦОВ.

4.1. Составляющие общей работы разрушения образцов.

4.1.1.Зоны плоского напряженного состояния и плоской деформации-ции. 101 4.1.2. Характеристики изломов и их зависимости от температуры испытания и толщины образцов.

4.2. Экспериментальное исследование влияния температуры и толщины образцов на составляющие работы зарождения трещины.

4.2.1. Изменение утяжки под надрезом при испытании образцов на статический изгиб.

4.2.2. Составляющие работы зарождения трещины, соответствующие зонам плоской деформации и плоского напряженного состояния.

4.2.3. Удельные работы зарождения трещины в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния.

4.3. Исследование поверхности изломов образцов при вязко-хрупком переходе.

4.4. Выводы по главе 4.

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЯЗКО-ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛЕЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ.

5.1. Методика определения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей.

5.1.1. Область применения, назначение и объекты.

5.1.2. Характеристики параметров вязко-хрупкого разрушения

5.1.3. Применяемое оборудование.

5.1.4. Виды испытаний и исследований.

5.1.5. Типы применяемых образцов.

5.1.6. Температуры испытания.

5.1.7. Формулы для расчета параметров вязко-хрупкого разрушения и расчетно-измеряемые величины.

5.1.8. Оценка погрешности измерений.

5.1.9. Вид представляемых зависимостей.

5.2. Определение качества деформируемой стали Ст Зкп с разной величиной зерна.

5.2.1. Параметры разрушения образцов из деформируемой стали Ст Зкп с разными размерами зерен.

5.2.2. Определение критической температуры хрупкости Ткр и критического прогиба.

5.2.3. Расчет критического локального растягивающего напряжения сткр и критического локального напряжения акр(АХ).

5.2.4. Вычисление характеристического расстояния АХ и приведенного значения характеристического расстояния.

5.3. Определение качества трубной стали Ст Зсп различных плавок

5.3.1. Расчет параметров хрупкого, квазивязкого и вязкого разрушений в зависимости от типа концентратора напряжений.

5.3.2. Влияние типа концентратора напряжений на работу зарождения трещины и ее составляющих.

5.3.3. Определение работы распространения трещины.

5.4. Определение качества литой стали 20ГЛ боковой рамы тележки грузового вагона.

5.5. Выводы по главе 5.

Для обеспечения надежной работы металлических конструкций и механизмов, повышения их долговечности и предотвращения внезапного хрупкого разрушения при понижении температуры эксплуатации необходимо иметь четкое, физически обоснованное понимание явления вязко-хрупкого перехода (хладноломкости) [4, 36, 70]. Это является одной из важнейших проблем металловедения.

Наука о сопротивлении материалов разрушению развивается уже много лет. За это время накоплен большой объем сведений о природе, механизмах и критериях разрушения. В развитие этой науки внесли существенный вклад отечественные ученые: Владимиров В.И., Гуляев А.П., Иванова B.C., Копельман Л.Л., Махутов Н.А., Морозов Е.М., Потак Я.М., Саррак В.И., Скуднов В.А., Ужик Г.В., Финкель В.М. и многие другие.

В общей проблеме разрушения твердых тел, хрупкое разрушение занимает особое место. Это связано с тем, что в отличие от вязкого разрушения, хрупкое разрушение является наиболее опасным, так как оно обычно происходит катастрофически быстро и под действием сравнительно низких приложенных напряжений. В связи с этим, изучение микро- и макромеханизмов, а также критериев хрупкого разрушения является актуальной задачей. На рис.1 приведены, в качестве примеров, фотографии хрупкого разрушения труб по телу и в околошовной зоне.

В опубликованных монографиях и сборниках [1, 27, 30, 45, 55, 66, 71, 89, 92] достаточно широко освещены вопросы физики и механики разрушения. И хотя первой физической *модели А.Гриффитса [110], объяснившей низкую реальную прочность материалов, уже более восьмидесяти лет, до настоящего времени пока еще нет четкого физического представления о природе и кинетике процесса разрушения, в том числе и хрупкого. Значительную роль в развитии классической теории хрупкого разрушения сыграли работы отечественных ученых, академиков А.Ф.Иоффе и Н.Н.Давиденкова.

РисЛ. Примеры хрупкого разрушений труб: а, б - по телу трубы; в, г - в околошовной зоне

Они впервые объяснили явление вязко-хрупкого перехода и выявили решающую роль температуры в процессе хрупкого разрушения.

Большинство современных физических теорий хладноломкости связывают это явление со структурой и свойствами металла и в основном с причинами увеличения предела текучести при понижении температуры. Однако реально вязко-хрупкий переход сильно зависит от геометрии образцов, концентраторов напряжений, скорости деформации, давления и т.д.

Поэтому исследование перехода характера разрушения металлов с ОЦК-решеткой от вязкого к хрупкому, влияние внешних условий на этот переход, поиск новых параметров и оценка существующих подходов к процессу разрушения является актуальным для понимания физической природы разрушения и имеет большое практическое значение.

Известно, что хрупкость и пластичность не есть неизменные свойства материалов, а являются лишь состояниями, в которых материалы могут находиться в зависимости от таких факторов, как температура, скорость деформации, наличие концентраторов напряжений, давление, размер зерна и т.д. Поэтому, строго говоря, речь должна идти о хрупком или пластичном состоянии материалов, а не о хрупких или пластичных (вязких) материалах [61]. Обычно [77] исследования хрупкого разрушения металлов и сплавов проводятся в следующих основных направлениях: макроскопические закономерности разрушения, структурное состояние и склонность к хрупкому разрушению и атомный механизм разрушения.

Еще в 1935 году Л.В.Степановым [93] была выдвинута концепция о зависимости процессов пластической деформации и разрушения. На протяжении всех последующих лет многочисленными экспериментами подтверждено, что вязкому и хрупкому разрушению всегда предшествует соответственно большая или меньшая пластическая деформация. Так, склонность к хрупкому разрушению О.Ц.К.-металлов определяют подвижностью дислокаций и сопротивлением возникновению хрупкой трещины, а также неравномерным распределением напряжений в месте зарождения трещины [88].

Исходя из вышеизложенного, актуальность темы диссертации состоит в том, что до настоящего времени не существует общепринятой теории перехода характера разрушения металлов с ОЦК-решеткой от вязкого к хрупкому, а также физически обоснованных количественных характеристик, связанных со структурой, позволяющих оценивать склонность различных металлов сопротивляться хрупкому разрушению. Следовательно, разработка новых методов определения склонности металлов и сплавов к хрупкому разрушению и определение его параметров является актуальной задачей.

Особенно важное значение это имеет для трубных сталей, работающих в условиях низких температур и высоких давлений, а также литых деталей (в частности боковых рам грузовых вагонов), испытывающих значительные знакопеременные нагрузки и эксплуатирующихся при отрицательных температурах. В настоящее время наибольшее распространение получили критерии трещиностойкости металлических материалов, характеризующие стадию распространения трещины — вязкость разрушения и т.п. Вместе с тем хорошо известно, что большое число случаев практической эксплуатации металлических материалов предполагает в качестве критической, стадию зарождения трещины перед концентратором напряжений в виде надреза.

Поэтому в настоящей работе предложены новые критерии зарождения разрушения на основе анализа напряженного состояния перед надрезом. Учитывалось распределение зон плосконапряженного состояния и плоской деформации перед надрезом.

Разработка механической модели связи трещиностойкости трубных сталей с их структурой является многоплановой задачей. Это связано с тем, что трубопроводы эксплуатируются не только в широком диапазоне температур, но и при больших давлениях. Для решения этой задачи в первую очередь требуется обоснованный выбор критерия разрушения трубных сталей.

В настоящее время о надежности металла для трубопроводов судят по величине ударной вязкости при температуре эксплуатации и по результатам испытаний крупномасштабных образцов падающим грузом. Испытания на трещиностойкость (вязкость разрушения) не нашли широкого применения в связи с тем, что в условиях эксплуатации трубопроводов не реализуется условие плоского деформированного состояния.

В связи с этим, в данной работе применительно к металлу для трубопроводов, свойство трещиностойкости рассматривается в широком смысле слова, с учетом стадий зарождения и развития трещины. Кроме того, особое внимание уделяется силовому критерию, который позволял бы в перспективе перейти к расчетным методам оценки надежности трубопроводов на основе допустимых уровней напряжений. Для учета влияния температуры и скорости нагружения потребуется применение термодинамического критерия.

Таким образом, большой научный и практический интерес представляет исследование микромеханизмов и применимости различных критериев оценки разрушения конструкционных сталей.

Научная новизна работы заключается в том, что

1. Объединены три подхода к процессу вязко-хрупкого разрушения сталей: термодинамический, силовой и синергетический. Показано, что процесс хрупкого разрушения происходит в две стадии. На первой стадии разрушения в области концентрации напряжений происходит микропластическая деформация, характеризующаяся эффективной энергией активации. На второй стадии достигается локальная прочность - критическое локальное растягивающее напряжение акр, образуется зародыш магистральной трещины и происходит ее рост.

2. Установлено, что зарождение трещины в области вязко-хрупкого перехода зависит от вида напряженного состояния, возникающего перед концентратором напряжений. Разработана новая методика разделения работы зарождения трещины на составляющие и определены удельные работы зарождения трещины в области плоского напряженного состояния и плоской деформации в зависимости от температуры испытания.

3. Впервые установлены закономерности и показано влияние условий испытания на критические значения параметров разрушения, зависящих от структурного состояния сталей.

4. Определены и экспериментально подтверждены изменение критических температур хрупкости и температурных интервалов вязко-хрупкого разрушения литой и деформированных сталей в зависимости от типа концентратора напряжений (трещина, острый и тупой надрезы), от скорости деформации и других факторов при испытаниях на изгиб.

5. Установленные закономерности и теоретическое обоснование механизма зарождения трещины, позволяют прогнозировать работу зарождения трещины в упруго-пластической зоне перед концентратором напряжений от температуры испытания и типа концентратора напряжений.

Практическая ценность данной работы заключается в использовании полученных результатов исследований для выбора литых и деформированных сталей с требуемым уровнем механических свойств для различных изделий машиностроения, работающих в области низких температур, высоких давлений и больших нагрузок, обеспечивающих надежность и долговечность машин и металлических конструкций.

Разработанная методика применения новых параметров вязко-хрупкого разрушения сталей может быть внедрена для практического решения вопросов управления качеством изделий на предприятиях черной металлургии, трубопрокатного производства, тракторного и вагонного машиностроения и других отраслях народного хозяйства.

Исходя из этого, по результатам данных исследований на защиту вы4 носятся следующие основные положения:

• Силовой, термодинамический и синергетический подходы к вязко-хрупкому разрушению сталей.

• Модель двухстадийного процесса хрупкого разрушения. Термодинамический и силовой критерии хрупкого разрушения сталей.

• Методика разделения работы зарождения трещины на составляющие и ее прогнозирование в зависимости от геометрии образцов и внешних условий при испытании на трехточечный изгиб.

• Выявленные закономерности изменения критических температур хрупкости и температурные интервалы значений вязко-хрупкого перехода, в зависимости от условий испытания, подтверждены микромеханизмами разрушения.

• Влияние внешних и внутренних условий на изменения новых параметров и характеристик разрушения сталей в области вязко-хрупкого перехода.

• Практическая методика применения параметров вязко-хрупкого разрушения сталей.

Основные результаты настоящей диссертации отражены в следующих работах [78-87, 101-104].

Материалы работы докладывались и обсуждались на научных семинарах лаборатории физической природы хрупкости и разрушения металлических материалов ИМФ ЦНИИчермет им.И.П.Бардина, на Всесоюзной научно-технической конференции «Интеркристаллитная хрупкость сталей и сплавов» (г.Ижевск, 27-29 ноября 1984 г.), на V Республиканской конференции «Физика разрушения» (г.Черновцы, 21-23 мая 1985 г.), на научно-технической конференции «Методы оценки и пути повышения трещино-стойкости и надежности труб, трубопроводов и сосудов давления» (г.Челябинск, 1-4 октября 1985 г.), на II Всесоюзном симпозиуме по механике разрушения «Трещиностойкость материалов и элементов конструкций» (г.Житомир, 15-17 октября 1985 г.), на семинаре «Новые достижения в области металловедения и термической обработки стали» (г.Киев, 4-6 марта 1986 г.), на II Всесоюзной конференции «Прочность материалов и конструкций при низких температурах» (г.Житомир, 16-18 сентября 1986 г.), на семипаре «Металловедческие вопросы прочности и хрупкости стали» (г.Киев, 3-5 февраля 1987 г.), на конференции «Проблемы разрушения металлов» (г.Москва, 20 апреля 1987 г.), на 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра» (г.Санкт-Петербург, 14-16 апреля 2003 г.), на IX Международной научно-технической конференции «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий» (г.Запорожье, 23-26 сентября 2003 г.), на научных семинарах кафедры «Технологии металлов и литейного производства» ЧувГУ, на заседаниях кафедр ФМ иВТ НГТУ.

Работа выполнена в Чувашском государственном университете им.И.Н.Ульянова и в Нижегородском государственном техническом университете.

Тематика и содержание данной работы была выбрана в соответствии с заданием Технического управления Министерства черной металлургии в рамках выполнения этапа «Разработка механической модели связи трещино-стойкости со структурой и текстурой; методика их учета при оценке надежности трубопроводов» целевой комплексной программы «Создание и освоение технологических процессов и технические средства, обеспечивающие повышение качества строительства и надежности эксплуатации магистральных газо- и нефтепроводов в районах со сложными природно-климатическими условиями».

Автор искренне признателен за научное руководство, поддержку и практическую помощь при подготовке настоящей диссертации профессорам, докторам технических наук [В.И. Сарраку| и Е.А.Чернышову

Глубокую благодарность автор выражает профессору, доктору технических наук, академику НАМИ Чувашской Республики В.А.Скуднову за проведенные консультации, обсуждение полученных результатов и ценные рекомендации, которые оказали неоценимую помощь при написании данной диссертации.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведено комплексное научное исследование закономерностей вязко-хрупкого разрушения различных сталей и определены 22 количественных параметра, являющихся мерой сопротивления материалов разрушению и отражающие силовые (2), деформационные (4), термодинамический (1), энергетические (5), температурные (6) и синергетические (4) подходы при испытаниях на одноосное растяжение и трехточечный изгиб, в зависимости от внешних факторов и внутренних условий.

2. Показано, что силовые параметры — критическое локальное растягивающее напряжение сткр и критическое растягивающее напряжение акр(АХ) практически не зависят от скорости деформации с и соответствующих значений критических температур хрупкости Ткр. Но с увеличением размера зерна от 11 мкм до 55 мкм данные силовые параметры уменьшаются в 1,6 - 1,8 раза.

3. Установлено, что деформационные параметры разрушения - утяжка под надрезом В0, прогибы образцов Гкр, Гхв зависят от скорости деформации, радиуса концентратора напряжений. В то же время утяжка под надрезом В0 при испытании образцов на статический трехточечный изгиб не зависит от толщины образцов В, а зависит только от температуры испытания.

4. Предложен и экспериментально определен термодинамический параметр разрушения сталей в области вязко-хрупкого перехода - энергия активации Н микропластической деформации. Он характеризует первую стадию процесса хрупкого разрушения - образование упруго-пластической области перед концентратором напряжений. Вторую стадию хрупкого разрушения - достижение локальной прочности - характеризует силовой параметр

5. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод разделения энергетического параметра - работы зарождения трещины А3 - на две составляющие, соответствующие зонам плоской деформации и плоского напряженного состояния. Определены температурные зависимости удельных работ зарождения трещины к! и к2 в этих зонах. Выведена аналитическая зависимость работы зарождения трещины от толщины образцов и размера утяжки под надрезом.

6. Установлены температурные параметры разрушения - критические температуры хрупкости Ткр, Тхв, Тв, и интервалы вязко-хрупкого перехода АТ, АТ], ДТ2 для исследуемых сталей и показано их изменение в зависимости от скорости деформации, радиуса концентратора напряжений и размера зерна. Изучены микромеханизмы разрушения сталей при изменении температуры испытания в области вязко-хрупкого перехода в зависимости от размеров образцов, скорости деформации и типа концентратора напряжений.

7. Впервые введены в число параметров вязко-хрупкого разрушения сталей и рассчитаны 2-х и 3-х параметрические критерии разрушения синергетики, которые позволяют объективно количественно выделять соотношения стадий зарождения и распространения трещин при оценке качества металла и выработать рекомендации по назначению путей изменения этих соотношений при управлении качеством, предотвращении брака литых и деформированных стальных заготовок.

8. Разработана комплексная методика определения следующих количественных параметров вязко-хрупкого разрушения сталей: акр, акр(АХ), В0, Гкр, Гхв, Н, Ап, А3, Ар, к,, к2, Ткр, Тхв, Тв, АТ, ДТЬ ДТ2, \УС, Кзт, Крт, Рхр. Установлена взаимосвязь приемо-сдаточных производственных характеристик качества изделий - значений КСи, в условиях ударного трехосного объемного растяжения, с синергетической характеристикой - предельной удельной энергии деформации \Ус, определяемой в статических условиях одноосного растяжения цилиндрических образцов, позволяющая перейти к расчетам новых критериев синергетики: Кзт, Крт и Рхр и дать их связь с другими характеристиками работоспособности.

9. Объединение в работе разных подходов - силовой, деформационного, термодинамического, синергетического и других, каждый из которых отражает сложность природы разрушения и особенности вязко-хрупкого разрушения сталей происходящего при изменение скорости деформации, температуры, наличия концентраторов напряжений, и т.д. позволяет комплексно учесть влияние химического состава, структуры на уровень предельных характеристик и применить их для оценки качества изделий, отличающихся геометрией, температурно-скоростными условиями нагру-жения. Все это создает основы всесторонней системы управления качеством полуфабрикатов, работоспособности и надежности готовых изделий.

Ю.Технико-экономический эффект от полученных научных и методических результатов исследования выражается в сокращении трудоемкости при принятии технологических решений, разработке мероприятий по оперативному управлению качеством, обеспечивающее предотвращение производственного брака.

1. Атомный механизм разрушения.//Сб.материалов Международной конференции по вопросам разрушения Пер.с англ., М.:Металлургия. 1963. 660 с.

2. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия. 1970. 472 с.

3. Блантер М.Е. Теория термической обработки. М.:Металлургия.1984. 328с.

4. Ботвина Л.Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов. М.: Наука. 1989. 230 с.

5. Ботвина Л.Р. Физические и механические критерии ударного разрушения // Заводская лаборатория. 2001. Т.67. №8. С.56-59.

6. Ботвина Л.Р., Колоколов Е.И., Кошелев П.Ф. Определение критической температуры хрупкости при различных условиях нагружения // МиТОМ. 1975. №7 С.24-48.

7. Браун У., Сроули Дж. Испытание высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. М.: Мир. 1972. 246 с.

8. Васильченко Г.С., Кунавин С.А., Меринов Г.Н. Шур Д.М. Экспериментальное обоснование методики определения критической температуры хрупкости высокопрочных сталей // Заводская лаборатория. 2000. Т.66. С.45-48.

9. Винокур Б.Б., Пилюшенко В.Л. Прочность и хрупкость конструкционной легированной стали. Киев: Наукова думка. 1983. 284 с.

10. Ю.Витман Ф.Ф., Степанов В.А. О влиянии скорости деформирования на хладноломкость стали. I. ЖТФ, 1939, т.9, №12, С. 1071-1085.

11. П.Владимиров В.И. Физическая ирирода разрушения металлов. М.: Металлургия. 1984.280 с.

12. Встовский Г.В., Бакиров М.Б. Обобщенная модель хрупковязкого перехода реакторных сталей // Заводская лаборатория. 2003. Т.69. №4. С.39-49.

13. Вуллерт Р. Области применения ударных испытаний с осциллографиро-ванием // В кн. Ударные испытания металлов. М.: Мир, 1973. С. 157 174.

14. Георгиев М.Н., Межова Ы.Я. Метод Шарпи в наших исследованиях // Заводская лаборатория. 2001. Т.67. №7. С.56-61.

15. Герасимова Л.П., Ежов A.A., Маресев М.И. Изломы конструкционных сталей: Справочник. М.: Металлургия, 1987. 272с.

16. Глазкова С.М., Филиппов Г.А. О хрупкости низколегированных феррито-перлитных сталей при отжиге // МиТОМ. 2001. №5. С. 15-19.

17. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов. М.: Машиностроение, 1979. 199 с.

18. Гудков A.A. Развитие методов определения трещиностойкости при динамическом нагружении // Технология металлов. 2003. №10. С.41-42.

19. Гуляев А.П. Вязкое и хрупкое разрушение стали // МиТОМ. 1977. №7. С.63-64.

20. Гуляев А.П. О надежности высокопрочных сталей // МиТОМ. 1997. №11. С.38-39.

21. Гуляев А.П. Разложение ударной вязкости на ее составляющие по данным испытаний образцов с разным надрезом // МиТОМ. 1967. №4. С.473-475.

22. Гуляев А.П. Ударная вязкость и хладостойкость металлов. / В кн.: Проблемы хладостойкости конструкционных сталей. Иркутск. ВосточноСибирское книжное изд-во, 1971. С. 79 — 87.

23. Гуляев А.П., Никитин В.Н. Об оценке качества стали по результатам испытаний на удар надрезанных образцов // Заводская лаборатория. 1964. № 7. С.885-889.

24. Гуляев В.П., Кошелев П.Ф., Лыглаев A.B. Перспективные методы исследования хрупкого разрушения металлов. Новосибирск: Наука, 1977. 126 с.

25. Давиденков Н. Н. Проблема удара в металловедении. М. Л.: Изд.АН СССР, 1938. 116 с.

26. Иванова B.C. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979. 168 с.

27. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев A.A. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994, 383 с.

28. Ильина В.П. Влияние температуры отпуска на склонность к хрупкому разрушению, вид излома и микроструктуру стали 35Х5МСФА // МиТОМ. 2002. №1. С.23-25.

29. Иоффе А.Ф., Кирпичев М.В., Левицкая М.А. Деформация и прочность кристаллов // Журнал Русского физ.хим.общества, 1924, 56, №5/6, С.499-503.

30. Караев А.Б., Сугирбеков Б.А. / Заводская лаборатория. 1989. Т.55. №3. С.48-52.

31. Каратушин С. И., Воробьева Г.А. // Проблемы прочности, 1974. №10. С.58 -60.

32. Карпов Л.П. К вопросу неожиданных разрушений стальных деталей // МиТОМ. 1998. №3. С.31-34.

33. Клевцов Г.В., Клевцова H.A. О связи локального напряженного состояния материала с кинетикой развития пластических зон и микромеханизмом разрушения при однократных видах нагружения // МиТОМ. 2000. №2. С.15-22.

34. Кокорин В.Г. Зотов А.Д. / Заводская лаборатория. 1991. Т.57. №7. С.35-37.

35. Копельман Л.А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению.

36. J1.: Машиностроение, 1978. 232 с.

37. Копельман Л.А., Саидов Г.И. Сопоставление результатов испытаний низкоуглеродистой стали на ударный изгиб и одноосное растяжение // Автоматическая сварка. 1975. № 3. С.29-33.

38. Котречко С.А., Мешков Ю.Я. Никоненко Д.И., Телевич Р.В., Якушечкин Е.И. Ударная вязкость судостроительных сталей и оценка их склонности к хрупкому разрушению // МиТОМ. 1997. №3. С.27-30.

39. Кошелев П.Ф., Беляев С.Е. Прочность и пластичность конструкционных материалов при низких температурах. М.: Машиностроение. 1967. 364 с.

40. Красовский А. Я. Хрупкость металлов при низких температурах. Киев: Наукова думка. 1980. 337 с.

41. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов./Пер. с англ. М.: Мир. 1970. 444 с.

42. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

43. Махутов H.A. Методы определения критических температур хрупкости для материалов и элементов конструкций // Заводская лаборатория. 1981. Т.47.№9. С.79-81.

44. Махутов H.A. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. М.: Машиностроение. 1973. 200 с.

45. Махутов Н.М., Морозов Ю.Г., Матвиенко С.И. Становление и развитие испытаний на ударную вязкость в СССР и России // Заводская лаборатория. 2001. Т.67. №7. С.42-49.

46. Металловедение и термическая обработка стали: Справочное издание. В 3-х т. Т.1. Методы испытаний и исследования / Под редакцией Бернштей-на МЛ., Рахштадта А.Г. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

47. Мешков Ю.Я. О проблеме прогнозирования хладноломкости сталей под действием концентраторов напряжений // МиТОМ. 1997. №6. С.30-33.

48. Мешков Ю.Я. Структурные основы прогнозирования конструкционной прочности сталей. // Металлофизика, 1984, Т.6. № 1. С.80 83.

49. Мешков Ю.Я. Физические основы разрушения стальных конструкции. Киев: Наукова думка. 1981. 238 с.

50. Мешков Ю.Я. Энергетический критерий Гриффитса в микро- и макромеханике разрушения твердых тел // МиТОМ. 1996. С.25-30.

51. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.Л. Структура металлов и хрупкость стальных изделий. Киев: Наукова думка, 1985. 268 с.

52. Мешков Ю.Я., Сердитова Т.Н. Разрушение деформированной стали. Киев: Наукова думка, 1989. 160 с.

53. Мороз Л.С. Механика и физика деформаций и разрушения материалов. Л.: Машиностроение. 1984. 224 с.

54. Морозов Е.М. Итоги дискуссии по определению критических температур хрупкости. // Зав, лаборатория, 1984, Т.50. № 1. С.71-72.

55. Муравьев В.И. Анализ причин возникновения хрупких трещин в крупногабаритных штампованных заготовках из стали 30ХГСНМА-ВД // МиТОМ. 2000. №2. С.23-26.

56. Навроцкий И.В., Багузин В.И. К вопросу об оценке хладноломкости по виду излома // Заводская лаборатория. 1966. №7. С.864-869.

57. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: ИЛ, 1954.64 с.

58. Интермет Инжиниринг», 1998. 220 с.

59. Орлов A.M. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М.: Высшая школа, 1983. 144 с.

60. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. 238 с.

61. Петраков А.Ф., Беляков JI.H. К вопросу о надежности новой высокопрочной стали ВКС-9 после испытаний на ударный изгиб // МиТОМ. 1999. №2. С. 13-14.

62. Печковский Э.П., Перельман A.B., Фирстов С.А. / Металлофизика и новейшие технологии. 1998. Т.20. №4. С.67-75.

63. Попов A.A., Паршутин Е.В. Сидорин О.Б. Методические аспекты применения критической температуры хрупкости для оценки ресурса корпусов атомных реакторов // Заводская лаборатория. 2001. Т.67. №8. С.43-47.

64. Потак Я.М. Хрупкое разрушение стали и стальных изделий. М.: Машиностроение, 1965. 388 с.

65. Разрушение. Т. 1-7: Пер.с англ./Под ред. Либовица Г.-М.:Мир. 1973. 1976.

66. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Классификация видов поверхностей разрушения /изломов/ металлов. Рекомендации. М.: ВНИИНМАШ, 1979.45 с.

67. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М: Наука, 1974. 560 с.

68. Рыбакова Л.М. Микроразрушения в металле при статическом растяжении // МиТОМ. 1996. №7. С.9-10.

69. Самотрин С.С., Ковальчук A.B. Структура и вязкость разрушения высокопрочного перлито-цементитного чугуна после плазменной обработки // МиТОМ. 1996. №4. С.2-6.

70. Саррак В. И. О хрупком разрушении стали. В кн.: Проблемы хладостой-кости конструкционных сталей. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное изд-во, 1971. С. 146-152.

71. Саррак В. И. Природа хладноломкости конструкционных сталей. // Ми-ТОхМ. 1977. № 7. С. 64 67. Саррак

72. Саррак В.И., Шведов М.А. Влияние температуры на работу зарождения трещины в условиях плоского напряженного состояния и плоской деформации // Заводская лаборатория. 1985. Т51. № 11. С.72-74.

73. Саррак В.И., Шведов М.А. Исследование температурно-скоростной зависимости характера разрушения стали // Физика и механика разрушения. М.гВЗМИ. 1984.С.143-148.

74. Саррак В.И., Шведов М.А. Критерии хрупкого разрушения низколегированных сталей при испытании на изгиб // Прочность материалов и конструкций при низких температурах. Тез.докл. II Всесоюзн.конф. Киев: ИПП АН УССР, Часть II. 1986. С.39-40.

75. Саррак В.И., Шведов М.А. Разрушение сталей в области вязко-хрупкого пере хода при испытании образцов с различными концентраторами напряжений на статический изгиб//Проблемы прочности. 1989. №1. С.34-37.

76. Саррак В.И., Шведов М.А. Силовой и термодинамический критерий хрупкого разрушения сталей // Трещиностойкость материалов и элементов конструкций: Тез.докл. II Всесоюзн.симпоз. по механике разруш. Киев: ИПП АН УССР, Т.1. 1985. С.87.

77. Саррак В.И., Шведов М.А. Температурно-скоростная зависимость вязко-хрупкого перехода // Физика разрушения: Тез.докл.У Республ.конф.-Киев. ИПМ АН УССР, 1985. С.31-32.

78. Саррак В.И., Шведов М.А. Энергия активации пластической деформации, предшествующей хрупкому разрушению // Интеркристаллитная хрупкость сталей и сплавов: Тез.докл. Всесоюзн. научно-техн.конф., Ижевск, 1984. С. 157-158.

79. Саррак В.И., Энтин Р.И. О хрупкости железа и стали. В сб. "Проблемы металловедения и физики металлов". № 9. М.: Металлургия, 1968. С. 142150.

80. Синергетика и усталостное разрушение металлов // Под редакцией В.С.Ивановой, М.: Наука, 1989. 246 с.

81. Скуднов В.А. Влияние температуры термической обработки на синерге-тические критерии разрушения сталей // Технология машиностроения. -2003. -№2.-С.6-7.

82. Скуднов В.А. Новое решение условий разрушения Гриффитса для пластичных материалов // МиТОМ. 2001. № 11. С.30-31.

83. Скуднов В.А. Предельные пластические деформации металлов. М.: Металлургия, 1989. 176 с.

84. Степанов A.B. Основы практической прочности кристаллов. М.: Наука, 1974. 132 с.

85. Суворова С.О., Филиппов Г.А. Влияние азота на склонность аустенитных Cr-Ni-Mn-сталей к замедленному разрушению в условиях воздействия напряжений и водорода//МиТОМ. 1996. №3. С.24-25.

86. Тетельман А. Пластическая деформация у вершины движущейся трещины.//В кн. Разрушение твердых тел. М.: Металлургия, 1967. С.261 301.

87. Трефилов В.И., Картузов В.В., Минаков Н.В. Фрактальная размерность поверхности изломов//МиТОМ. 2001. №3 С. 10-13.

88. Ужик Г.В. Сопротивление отрыву и прочность материалов. М. Л.: АН СССР, 1950. 255 с.

89. Финкель В. М. Физика разрушения. М.: Металлургия, 1970. 376 с.

90. Фрактография и атлас фрактограмм.//Справ. Изд. Пер. с англ./ Под ред. Дж. Феллоуза. М.: Металлургия, 1982. 489 с.

91. Чернышев Е.А., Скуднов В.А., Гуриков С.С. Комплексная оценка качества металла стальных отливок // Новые технологии в машиностроении, металлургии, материаловедении и высшем образовании: Сб.научн.тр.-Н.Новгород.-2001 .-С. 122-123.

92. Шведов М.А. Изучение перехода характера разрушения сталей от вязкого к хрупкому // Материаловедение и металлургия: Труды НГТУ.-Н.Новгород; НГТУ.-2003.-Т.38.-С.238-240.

93. Шведов М.А. Параметры разрушения новых марок сталей с микролегированием в области вязко-хрупкого перехода // Роль науки в повышении эффективности производства. Тезисы докл. Науч.-практич.конф. Чебоксары: ЦНТИ. 1987.

94. Шведов М.А, Чернышов Е.А. Исследование склонности к хрупкому разрушению низколегированных сталей // Литейное производство сегодня и завтра: Материалы 4-й Всеросс. Науч.-практич.конф.-СПб., 2003.-С.42-44.

95. Шевандин Е.М. Методика оценки склонности стали к хрупкому разрушению по виду излома // Заводская лаборатория. 1959. JSa 2. С. 14971512.

96. Энгель JI., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочник. / Пер.с нем. М.: Металлургия, 1986. 232с.

97. Bluhm J.I. Proc. ASTM, 1961, V. 61, P. 1323 - 1331.

98. Curry D.A. Metal Science, 1980, v. 14, No. 8-9, p. 319-326.

99. Curry D.A., Knott J.R. Metal Science. 1976. V. 10. No. 1. P. 1-6.

100. Griffith A.A. The Fhenomena of Rupture and Flow in Solids // Phil.Trans.Roy.Soc.of London. 1920. Ser.A 221. 163-198. Гриффите A.A. Явление разрушения и течения в твердых телах (опубл. в 1920 г. в Лондоне)//МиТОМ. 1995. № 1.С.9- 14.

101. Holzmann М., Man J. Kovove Materialy. 1980. 18. No.5. P.565.

102. Kuhne K., Dahl W. Arch.Eisenhuttenwes. 1983. 54. Nr.l 1. S.439-444.

103. LoyJ.P.Trans.ASM. 1954. 46A-163.

104. McMahon C.J., Cohen M., Acta Met., 1965, Ц, 591.

105. Orovan E. Trans.Inst.Engrs.Shipbilders Scotland. 1945. 89^ P. 165.

106. Otsuka A., Miyata Т., Nishimura S., Kashiwagi Y. Crack initiation from a sharp notch and stretched zone // Eng. Fract. Mech. 1975. Vol.7. N 3. P.419-428.

107. Ritchie R.O., Knott J.R., Rice J.R. J.Mech.Phys.Solids, 1973, 21, 395.

108. Smith E. Proc.Conf.Phys.Basis of Yield and Fracture, 36, Inst.Phys.Soc., Oxford (1966).