Хладноломкость и критическая температура хрупкости

Хладноломкостью называют способность некоторых металлов охрупчиваться при низких температурах. К хладноломким металлам можно отнести металлы с решеткой объемноцентрированного куба, например Fe_a, и гексагональной, например Zn. Для этой группы металлов при определенной минусовой температуре наблюдается резкое снижение ударной вязкости.

К пехладноломким металлам можно отнести металлы с решеткой гранецентрированного куба, например Fe_y, Al, Ni и др.

Деление металлов на хладноломкие и нехладноломкис является условным, так как, например, аустенитные стали (см. гл. 8), имеющие решетку гранецеитрировапного куба, тоже подвержены охрупчиванию, но только в меньшей степени и при более низких температурах, чем углеродистые и низколегированные стали, имеющие решетку объемноцентрированного куба.

Испытания на ударную вязкость при низких температурах позволяют получить хрупкое разрушение металла в результате одновременного действия надреза, повышенной скорости деформирования и температуры. На рис. 3.19, а представлено температурное изменение ударной вязкости хладноломкой стали. Как следует из рисунка, снижение ударной вязкости происходит в некотором интервале температур. Внутри этого интервала могут быть хрупкие и вязкие изломы.

Характер падения ударной вязкости напоминает порог, что привело к выражению «порог хладноломкости». Температура, при которой происходит определенное падение ударной вязкости, называется критической температурой хрупкости Г_кр. Количественно критическую температуру хрупкости можно определить по температуре, соответствующей началу порога хладноломкости (рис. 3.19, а, точка 1), концу порога хладноломкости (рис. 3.19, а, точка 3), и по заданному значению ударной вязкости /СС₂ (рис. 3.19, а, точка 2).

Критическую температуру хрупкости можно определить и другим способом — по характеру строения излома. Вязкий излом имеет волокнистое, а хрупкий — кристаллическое строение. При переходе из вязкого состояния в хрупкое доля волокнистого строения в изломе уменьшается, а кристаллического — увеличивается. Изменение доли волокнистого строения при температурах хладноломкости также имеет вид порога. За критическую температуру хрупкости принимают температуру, соответствующую равным долям волокнистого и кристаллического изломов. На рис. 3.19, б доля волокнистого излома обозначена через В и оценивается в процентах. Для определения Г_кр на пороге хладноломкости находят точку, соответствующую В = 50%, и опускают перпендикуляр на ось температур.

Пример определения критических температур хрупкости Г₀₄ (KCV = 0,4 МДж/м²) и о (В = 50%) для стали 20 приведен на рис. 3.20.

Рис. 3.19. Схема низкотемпературного изменения ударной вязкости (а) и волокнистости в изломе ударного образца (б).

Рис. 3.20. Определение критических температур хрупкости KCV и Ъ О для стали 20.

Как следует из рис. 3.20, Г₅₀ оказалась выше Год. В этом случае за критическую температуру хрупкости выбирают более высокую и обозначают ее Тко-