Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур

Рассматривается возможность перехода от норм ударной вязкости, установленных на образцах Менаже (образец с круглым надрезом), к аналогичным нормам на образцах типа Шарпи (образец с острым надрезом) для низколегированных и малоуглеродистых конструкционных материалов в области переходных температур....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автор:	Дядин, В.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2014
Назва видання:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102040
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур / В.П. Дядин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 2. — С. 19-22. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-102040
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1020402016-06-10T03:03:23Z Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур Дядин, В.П. Научно-технический раздел Рассматривается возможность перехода от норм ударной вязкости, установленных на образцах Менаже (образец с круглым надрезом), к аналогичным нормам на образцах типа Шарпи (образец с острым надрезом) для низколегированных и малоуглеродистых конструкционных материалов в области переходных температур. Показано, что использование критерия определения критической температуры хрупкости по проценту волокна в изломе образца Менаже (FU ≥ 50 %) с практической точки зрения является боле обоснованным, поскольку в данном случае, исходя из представленных результатов исследований, в неявном виде предполагается исключение возможности хрупкого зарождения разрушения образца Шарпи. Отмечено,что использование данной характеристики в первую очередь связано с тем, что между удельной работой разрушения образца Шарпи и процентом волокна в изломе существует линейная зависимость между процентом волокна в изломе образцов при одинаковых температурах испытания в диапазоне от 100 % волокна до 50 % и от 100 % волокна до 20 % соответственно. The paper considers the possibility of transition from impact toughness norms determined on Mesnager samples (sample with a round notch) to similar norms on Charpy type samples (sample with a sharp notch) for low-alloyed and low-carbon structural materials in the transition temperature range. It is shown that application of the criterion of determination of critical brittleness temperature by fibre percentage in the fracture of Mesnager sample (Fu ≥ 50%) is more substantiated from the practical view point, as in this case, proceeding from the presented investigation results, elimination of the possibility of brittle initiation of Charpy sample fracture is implicitly implied. It is noted that application of this characteristic is primarily related to the fact that there is a linear dependence between specific work of fracture of Charpy sample and fibre percentage in the fracture of a Charpy sample at the same testing temperatures in the range from 100% of fibre to 50% and from 100% of fibre to 20%, respectively 2014 Article Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур / В.П. Дядин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 2. — С. 19-22. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102040 621.791 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Дядин, В.П. Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Рассматривается возможность перехода от норм ударной вязкости, установленных на образцах Менаже (образец с круглым надрезом), к аналогичным нормам на образцах типа Шарпи (образец с острым надрезом) для низколегированных и малоуглеродистых конструкционных материалов в области переходных температур. Показано, что использование критерия определения критической температуры хрупкости по проценту волокна в изломе образца Менаже (FU ≥ 50 %) с практической точки зрения является боле обоснованным, поскольку в данном случае, исходя из представленных результатов исследований, в неявном виде предполагается исключение возможности хрупкого зарождения разрушения образца Шарпи. Отмечено,что использование данной характеристики в первую очередь связано с тем, что между удельной работой разрушения образца Шарпи и процентом волокна в изломе существует линейная зависимость между процентом волокна в изломе образцов при одинаковых температурах испытания в диапазоне от 100 % волокна до 50 % и от 100 % волокна до 20 % соответственно.
format	Article
author	Дядин, В.П.
author_facet	Дядин, В.П.
author_sort	Дядин, В.П.
title	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
title_short	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
title_full	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
title_fullStr	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
title_full_unstemmed	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
title_sort	связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102040
citation_txt	Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур / В.П. Дядин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 2. — С. 19-22. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT dâdinvp svâzʹmežduudelʹnymirabotamirazrušeniâstandartnyhudarnyhobrazcovsrazličnymiradiusamizakrugleniâvperehodnojoblastitemperatur
first_indexed	2025-07-07T11:44:56Z
last_indexed	2025-07-07T11:44:56Z
_version_	1836988442910654464
fulltext	19ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2014 УДК 621.791. сВяЗь мЕЖДУ УДЕльНымИ РАбОТАмИ РАЗРУшЕНИя сТАНДАРТНыХ УДАРНыХ ОбРАЗЦОВ с РАЗлИчНымИ РАДИУсАмИ ЗАКРУГлЕНИя В ПЕРЕХОДНОй ОблАсТИ ТЕмПЕРАТУР В. П. ДЯДИН Иэс им. Е. О. Патона НАНУ, 03680, Киев-150, ул. боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua Рассматривается возможность перехода от норм ударной вязкости, установленных на образцах менаже (образец с кру- глым надрезом), к аналогичным нормам на образцах типа шарпи (образец с острым надрезом) для низколегированных и малоуглеродистых конструкционных материалов в области переходных температур. Показано, что использование критерия определения критической температуры хрупкости по проценту волокна в изломе образца менаже (FU ≥ 50 %) с практической точки зрения является боле обоснованным, поскольку в данном случае, исходя из представленных результатов исследований, в неявном виде предполагается исключение возможности хрупкого зарождения разруше- ния образца шарпи. Отмечено,что использование данной характеристики в первую очередь связано с тем, что между удельной работой разрушения образца шарпи и процентом волокна в изломе существует линейная зависимость между процентом волокна в изломе образцов при одинаковых температурах испытания в диапазоне от 100 % волокна до 50 % и от 100 % волокна до 20 % соответственно. библиогр. 4, рис. 3. К л ю ч е в ы е с л о в а : ударная вязкость, образец Шарпи, образец Менаже, хрупко-вязкое разрушение, переходная область температур Наибольший практический интерес при определе- нии значения ударной вязкости материала на стан- дартных образцах представляют те случаи, когда разрушение ударного образца происходит по сме- шанному механизму: зарождение вязкой трещины с последующим хрупким или хрупко-вязким рас- пространением. Проблеме сопротивляемости строительных сталей и их сварных соединений хрупким раз- рушениям посвящено множество работ. многие авторы предлагают проводить изучение этого во- проса на крупногабаритных образцах по различ- ным методикам. Однако до сих пор основным кри- терием стойкости конструкционных материалов сопротивлению хрупкому разрушению считается показатель ударной вязкости. Так, в зарубежной практике за основу приняты показатели ударной вязкости, полученные на образцах с V-образным надрезом, тогда как в отечественной до сих пор на образцах с круглым надрезом типа 1 (ГОсТ 19282−73; 19281−73; 6713−75; 5521−76). Данные разных подходов к оценке вязкости ма- териалов приводят к неоднозначным результатам и выводам (сталь по-разному реагирует на кон- фигурацию надреза). В связи с этим в последние годы в отечественную нормативную документа- цию были введены на факультативной основе тре- бования к определению ударной вязкости на об- разцах с V-образным надрезом (ГОсТ 19282−73, ГОсТ 6713−75 и др.). Переход от норм ударной вязкости, установ- ленных на образцах менаже (образец с круглым надрезом), к аналогичным нормам на образцах типа шарпи (образец с острым надрезом) для многочисленных конструкционных материалов, из которых ранее были изготовлены конструкции, требует пересмотра большого объема норматив- ной документации. Данную задачу практически невозможно решить из-за разности принятых кри- териев к требованиям материалов и их сварных соединений. Определение переходного коэффициента от одного показателя ударной вязкости к другому экспериментальным путем очень проблематично. это в первую очередь относится к уже эксплуати- руемым конструкционным материалам, для кото- рых отсутствуют экспериментальные данные зна- чений ударной вязкости образцов шарпи. Дополнительные трудности возникают также тогда, когда разрушение образцов начинает но- сить смешанный характер в связи с наблюдаемым бимодальным изменением работы разрушения, связанным с нарушением устойчивого состояния соблюдения условий плоской деформации. Все это в значительной степени усложняет определение переходного коэффициента, который позволил бы связать показатели ударной вязко- сти образцов с различными радиусами закругле- ния в переходной температурной области как для эксплуатируемого оборудования, так и для вновь проектируемого. © В. П. Дядин, 2014 20 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2014 В данной статье рассматривается вариант упро- щенного подхода к связи между удельными рабо- тами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в данном температурном интервале. Учитывая результаты работ [1−4], можно сопо- ставить удельную работу зарождения вязкой тре- щины образца менаже с удельной работой хруп- кого разрушения образца шарпи: ( ) ( ) 1 2 32 * 3 2 4 1 , 41 3 âò ò ò n f U K n a r B b k +e  +   =  e    + - σ e r  (1) ( ) ( ) 1 3 2 1 4 1 2,18 1,18 , 3 õðV ò ò n L n E a B b k +  e + ⋅ ⋅   =  e - σ  (2) где εL – деформация людерса на площадке текуче- сти материала; ef – критическая локальная пласти- ческая деформация на расстоянии r* от вершины надреза образца шарпи; eт – деформация на пре- деле текучести материала; σт – предел текучести материала; r2 – радиус надреза в образце менаже (r2=1,0 мм); r* – расстояние от вершины надреза, принимаемое равным среднему характерному размеру структурного элемента (r=0,06 мм); n – величина деформационного упрочнения мате- риала; K2 – коэффициент концентрации упругих напряжений в вершине надреза образца менаже (K2=2,1); k1 – коэффициент стеснения для образца шарпи, равный 1,25; k3 – коэффициент стеснения для образца менаже, равный 1,225; (В–b) – высо- та образца под надрезом, равная 8 мм; Е – модуль упругости. Откуда, принимая хрупкую работу распростра- нения в образце шарпи 0, õð p Va = следует: 13 3 2 3 2 41 2,57 ,â â xp xp 3 2 1 n U U f V V L ra a k a a K k ++ e r  = =  e  (3) где аVхр – удельная работа разрушения образца шарпи при условии вязкого зарождения разруше- ния с последующим его хрупким развитием. Выражение (3) позволяет аналитическим пу- тем выявить значительное повышение переходно- го коэффициента, связующего показатели ударной вязкости образцов шарпи и менаже, в некоторой области температур, когда реализуется условие хрупкого разрушения образца шарпи. экспери- ментальное подтверждение данного факта видно из рис. 1. Вместе с тем необходимо отметить, что, с одной стороны, в зависимости (3) не учитыва- ются возможные работы вязкого распространения разрушения образцов менаже и шарпи, которые, в свою очередь, могут быть оценены по процент- ному содержанию волокна в изломах. с другой стороны, определение переходного коэффициен- та, связывающего показатели ударной вязкости образцов шарпи и менаже, в некоторой области температур, когда значение ударной вязкости об- разца с U-образным надрезом близки к его регла- ментируемому значению (aU ≈ 30 Дж/см2), может встречать значительные трудности в связи с различием переходных температур зарождения хрупкого разрушения рассматриваемых типов образцов. это хорошо видно на рис. 2, где приводится сопоставление значений ударной вязкости образцов менаже и величины переход- ного коэффициента при одинаковых температу- рах испытания. Рис. 1. Зависимость aU/aV от величины aV для сварных сое- динений, выполненных проволоками св-08А, св-10Г2, св-08Г2с и св-10ГсмТ под флюсом Ан-43 Рис. 2. Зависимость характеристики aU/aV от величины aU для сварных соединений, выполненных проволоками св-08А, св-10Г2, св-08Г2с и св-10ГсмТ под флюсом Ан-43 21ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2014 Как видно из рисунка, значение переходного коэффициента, в зависимости от ударной вязкости аU , характеризуется значительным разбросом, что ставит под сомнение возможность определения данной характеристики напрямую от величины аU. Вместе с тем сопоставление значений пере- ходного коэффициента от ударной вязкости аV при одинаковых температурах показывает на возмож- ность установления такой зависимости. Однако в данном случае, необходимо будет ре- шать обратную задачу. В то же время хрупкое разрушение образца шарпи может происходить при температурах, когда еще возможно вязкое развитие трещины в образце менаже, что приводит к неоднознач- ной оценке критической температуры хрупко- сти конструктивных материалов по критерию: аU ≥ 30 Дж/см2. В этой связи использование критерия опре- деления критической температуры хрупкости по проценту волокна в изломе образца менаже (FU ≥ 50 %), с практической точки зрения является боле обоснованным, поскольку в данном случае, исходя из результатов исследований, проведенных в Иэс им. Е. О. Патона НАН Украины, в неявном виде предполагается исключение возможности хрупкого зарождения разрушения образца шарпи. Так, на рис. 3 представлены данные сопоставле- ния процента волокна в изломах образцов менаже и шарпи при одинаковых температурах испыта- ния для различных сварных соединений. Таким образом, подводя итог сказанному выше, следует отметить, что для определения величины переходного коэффициента по резуль- татам испытаний образцов менаже, необходимо рассматривать еще некоторые дополнительные характеристики, которые позволили бы учитывать особенности перехода к хрупкому зарождению трещины в образцах данных типов. Одной из таких дополнительных характери- стик можно рассматривать процентное содержа- ние волокна в изломах. Предпочтение в выборе данной характеристи- ки в первую очередь связано с тем, что между удельной работой разрушения образца шарпи и процентом волокна в изломе существует линейная зависимость, которая подтверждается значитель- ным объемом литературных данных. В то же время, как видно из рис. 3, при условии вязкого зарождения разрушения образцов мена- же и шарпи наблюдается линейная зависимость между процентом волокна в изломе образцов при одинаковых температурах испытания в диапазоне от 100 % волокна до 50 % и от 100 % волокна до 20 %, соответственно. На основании проведенных эксперименталь- ных исследований, с привлечением дополни- тельных литературных данных для ряда сварных соединений, было сделано предположение о воз- можности описания такой связи следующей зави- симостью: 0,62 37,5.U VF F= + (4) Значения текущих работ разрушения образцов данных типов в общем виде могут быть выражены следующими зависимостями: 3 ,p V V Va a a= + (5) 3 ,p U U Ua a a= + (6) где 3 Va и 3 Ua – текущие удельные работы зарожде- ния разрушения образцов шарпи и менаже; p Va и p Ua − удельные работы распространения в образ- цах при соответствующей температуре испытания. Необходимо отметить, что рассматриваемые характеристики зависят от ряда параметров и ме- няются от температуры, что не позволяет выра- зить их в простой аналитической форме. Вместе с тем, учитывая наличие линейной свя- зи между процентом волокна в изломе и удельной работой разрушения образца шарпи, зависимость (5) может быть заменена более простым выраже- нием: max , õð õðV V V V Va a a F a = - +    (7) где FV – доля волокна в изломе. Выражение (7), хотя и является чисто эмпири- ческим, имеет ряд важных достоинств, поскольку позволяет оценивать текущие значения ударной вязкости во всем температурном диапазоне вне за- висимости от характера и вида разрушения. Рис. 3. Зависимость процента волокна в изломах образцов менаже и шарпи для сварных соединений, выполненных проволоками св-08А, св-10Г2, св-08Г2с и св-10ГсмТ под флюсом Ан-43 22 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2, 2014 что касается текущей удельной работы разру- шения образца менаже, то, как показывают практи- ческие исследования изменения данной характери- стики, в достаточно широком диапазоне температур наблюдается незначительное ее падение при изме- нении процента волокна в изломе (рис. 4). это связано с тем, что в данном диапазоне температур удельная работа зарождения вязкого разрушения в образце менаже доминирует над работой распространения. Последнее не дает воз- можности описать такую связь простой линейной зависимостью во всем температурном диапазоне ввиду резкого «перелома» кривой при переходе к хрупкому зарождению разрушения для широкого класса материалов. Вместе с тем, учитывая специфику производ- ства ряда оборудования, где используются одина- ковые марки сталей, такая задача вполне может быть решена. Для этих случаев по аналогии с (7) может быть получено выражение вида: max ( ) , õp õpU U U U Ua a a F a = - y +    (8) где y(FU) – функция доли волокна в изломе образ- ца менаже. Такие выражения, с одной стороны, при их практическом использовании являются несколько ограниченными, поскольку в ряде случаев могут отсутствовать значения max Ua , max Va . Но, с другой стороны, появляется возможность определения связи в переходной области темпера- тур между текущими значениями ударной вязко- сти образцов менаже и шарпи: max max ( ) .xp xp õp õp U U U U U V V V V V a a F aa a a a F a  - y +   =  - +    (9) Такой подход может быть использован, напри- мер, для уточнения требований к ударной вязкости к баллонам кислородного производства, посколь- ку при их производстве используется практически одна марка стали (Дс). Выводы Показано, что использование критерия опре- деления критической температуры хрупкости по проценту волокна в изломе образца менаже (FU ≥ 50 %), с практической точки зрения является боле обоснованным, поскольку в данном случае, предполагается исключение возможности хрупко- го зарождения разрушения образца шарпи. Показано, что между удельной работой раз- рушения образца шарпи и процентом волокна в изломе существует линейная зависимость между процентом волокна в изломе образцов при оди- наковых температурах испытания в диапазоне от 100 % волокна до 50 % и от 100 % волокна до 20 %, соответственно Наличие данной линейной связи может быть ис- пользовано для сравнения значений ударной вязко- сти образцов в переходной области температур. 1. Шишкин В. Ю., Макурин В. А., Ефимов П. И. О форме на- дреза в ударных образцах и значениях ударной вязкости// Зав. лаборатория.–1987. − № 3. − с. 71−74. 2. Баско Е. М. Влияние остроты надреза на ударную вяз- кость и критические температуры хрупкости строитель- ных сталей // Там же. − 1989. − № 7. − с. 73−77. 3. Дядин В. П. сопоставление значений ударной вязкости образцов шарпи и менаже при вязком разрушении // Ав- томат. сварка. − 2004. − № 4. − с. 24−29. 4. Дядин В. П. Особенности испытания ударных образцов менаже и шарпи при хрупком разрушении // Техн. диа- гностика и неразруш. контроль. − 2011 − № 4. − с. 44−47. The paper considers the possibility of transition from impact toughness norms determined on Mesnager samples (sample with a round notch) to similar norms on Charpy type samples (sample with a sharp notch) for low-alloyed and low-carbon structural materials in the transition temperature range. It is shown that application of the criterion of determination of critical brittleness temperature by fibre percentage in the fracture of Mesnager sample (Fu ≥ 50%) is more substantiated from the practical view point, as in this case, proceeding from the presented investigation results, elimination of the possibility of brittle initiation of Charpy sample fracture is implicitly implied. It is noted that application of this characteristic is primarily related to the fact that there is a linear dependence between specific work of fracture of Charpy sample and fibre percentage in the fracture of a Charpy sample at the same testing temperatures in the range from 100% of fibre to 50% and from 100% of fibre to 20%, respectively K e y w o r d s : impact toughness, Charpy sample, Mesnager sample, brittle-ductile fracture, transition temperature range Поступила в редакцию 15.03.2014 Рис. 4. Зависимость ударной вязкости от процентного содер- жания волокна в изломе образца менаже для сварного соеди- нения, выполненного проволокой св-08А под флюсом Ан-43

Связь между удельными работами разрушения стандартных ударных образцов с различными радиусами закругления в переходной области температур

Репозитарії

Схожі ресурси