Влияние размера зерна на
склонность сталей и сплавов к хрупким разрушениям вытекает из известной
схемы А. Ф. Иоффе, работ советских школ под руководством Н. Н. Давиденкова
и Я- Б. Фридмана. Математическая связь критерия разрушения с размером
зерна видна из соотношения
(7'а с учетом уравнения Холла — Петча
(8)где р — коэффициент,
характеризующий характер нагру-жения материала; С — модуль сдвига железа;
7 — эффективная поверхностная энергия
трещины.
Если левая часть приведенных
соотношений меньше правой, то материал не будет склонен к хрупкому
разрушению. Отсюда видно, что повышение всех факторов, приводящих к
упрочнению (рост сг/, огт), а
также увеличение размера зерна (I,
прочности блокирования дислокации Ку будут увеличивать левую часть
соотношений и, следовательно, приводить к охрупчиванию материала.
Поскольку при упрочнении значения сч и Ку
растут, то компенсирующим фактором этого вредного влияния
может быть лишь уменьшение размера зерна й.
Более того, измельчение зерна
положительно сказывается не только на склонности к хрупким
разрушениям, но оно одновременно приводит к упрочнению в соответствии с
уравнением Холла—Петча. От степени уменьшения значений й по сравнению с возрастанием
о-;, стт и Ку
будет зависеть суммарное влияние упрочнения на
склонность стали к хрупким разрушениям. Поскольку значения Ку, Р, 7
меняются по-разному в зависимости от легирования,
термической обработки и температуры испытания, то количественная
оценка по этим соотношениям затруднена. •
Преобразование соотношений дало
возможность связать критическую температуру перехода из вязкого в
хрупкое состояние Гпр с размером зерна й:
(9)где А и
В
— коэффициенты, мало зависящие от
температуры.
Уравнение дает линейную
зависимость Тир от \пй~112. Такая
зависимость в настоящее время получена экспериментально для феррита
многих сталей (рис. 22).
