Bez nazwy)

52

52

KC = m&b,

gdzie: m - stały współczynnik.

Powierzchnia przełomu próbki plastycznej jest drobnoziarnista, matowa.

Rys. 4.4. Wygląd próbek po udarowym zginaniu: a) złom kmchy. b) złom plastyczny, c) złom

z rozwarstwieniem.

Złom z rozwarstwieniem uzyskany w próbie udarowego zginania (rys. 4.4c) wskazuje na duży stopień anizotropowości materiału spowodowany jego przeróbką plastyczną lub na obecność jednego pasma zanieczyszczeń bądź więcej.

4.5. Inne metody badań kruchości materiału

4.5.1. Metody jakościowe (technologiczne)

Próba udarowego zginania do dziś pozostaje podstawową próbą służącą do jakościowej oceny odporności materiału na kruche pękanie. Obok niej spośród metod jakościowych duże zastosowanie znalazły jeszcze dwie inne próby, których zasady zostaną krótko omówione.

W próbie spadającego ciężaru - młota kafarowego (oznaczenie DWT - drop weight lest) obiektem badanym jest prostokątna płyta z kruchą napoiną w środku

Ogranicznik

F

Nopoino

Rys. 4.5. Próba DWT

długości, będącą koncentratorem naprężeń (rys. 4.5). Spadający ciężar wywołuje w płycie strzałkę ugięcia B tak dobraną, że w chwili jej osiągnięcia w skrajnych włóknach płyty naprężenia osiągają granicę plastyczności materiału. Równocześnie krucha napoina pęka, wprowadzając do materiału ostry karb. Próby przeprowadza się w różnej temperaturze w celu wyznaczenia ta-

.....' --

W innej próbie (oznaczenie DT) dynamicznemu zginaniu poddaje się duże próbki z karbem za pomocą dużego młota wahadłowego o energii łamania 300-H400 daJ (rys. 4.6). W wyniku łamania próbek w różnej temperaturze uzyskuje się krzywą przejścia w stan kruchy DT, określającą zmianę energii łamania w funkcji temperatury. Wyznaczając krzywą DT, określa się zarazem temperaturę bezpiecznej eksploatacji, a po porównaniu wyników próby DT i próby udarowego zginania (rozdz. 4.4) można uzyskać informacje na temat wpływu wielkości elementu na skłonność do kruchego pękania. Zwiększenie wymiarów próbki zwiększa prawdopodobieństwo kruchego pękania.

Należy wyraźnie podkreślić, że wyniki badań uzyskane metodami jakościowymi umożliwiają porównywanie własności różnych materiałów, natomiast nie mogą być wykorzystywane do obliczeń wytrzymałościowych konstrukcji, gdyż definicja udarności nie ma teoretycznego uzasadnienia.

4.5.2. Badania z wykorzystanierp mechaniki pękania

Mechanika pękania jest nową dyscypliną naukową, która zajmuje się rozpatrywaniem zachowania się pęknięcia (wady) w materiale pod wpływem określonych obciążeń [20],

Proces pękania składa się z zarodkowania (inicjacji) oraz rozprzestrzeniania się (propagacji) pęknięć o wielkości krytycznej lub większej. Obecnie panuje zgodny pogląd, że zarodkowanie pęknięć w materiale jest spowodowane jego odkształceniami plastycznymi. Zaczyna się ono na lokalnych wadach wyrobów, stanowiących karby, które mogą się tworzyć zarówno podczas procesu technologicznego, jak i w czasie eksploatacji. Ponieważ wad materiałowych, a więc i lokalnych spiętrzeń naprężeń, nie da się całkowicie uniknąć, odporność materiału na rozprzestrzenianie się pęknięć o wielkości krytycznej ma istotne znaczenie.

Mechanika pękania umożliwia ustalenie ilościowych związków między odpornością na pękanie danego materiału, krytyczną wielkością pęknięcia, kształtem i wymiarami elementu konstrukcyjnego a obciążeniem niszczącym. Na tej podsta-

kiej jej wartości, w której płyta pęka całkowicie w sposób kruchy. Temperaturę tę określa się jako NDT (ang. nil ductility transilion temperaturę), czyli temperaturę zerowej plastyczności materiału. Bezpieczny zakres eksploatacji stali ze spoiną leży w temperaturze wyższej od NDT.

Rys. 4.6. Próba DT