вязкость разрушения
К1с, но наиболее трудным считают получение
высоких значений Klc, Klscc и a_j
вместе.
Подразумевается также, что
материал должен быть однородным в больших сечениях и изотропным
— все эти характеристики одинаковы на образцах, вырезанных в любом
направлении (например, вдоль и поперек оси вытяжки при ковке или прокатке)
и в любом месте поковки. Иначе при сложном распределении напряжений в
конструкции разрушение пройдет по слабой зоне «поперечного»
нагружения.
Микроструктура.
Уровень прочности и пластичности стали определен ее
микроструктурой. При прочих равных условиях сочетание a0
2 - К1с лучше всех у пакетного
мартенсита. Именно он — основа структуры всех высокопрочных сталей,
применяемых в больших сечениях (т. е. без упрочнения пластической
деформацией).
Во-первых, прочность мартенсита
необычно высока в сравнении с остальными структурами в стали. Во-вторых,
такую структуру можно получить одинаковой по всей толщине изделия, если
легированием обеспечить сквозную прокаливаемость — на 100 %
мартенсита при возможно медленном, «мягком» охлаждении — без термических
напряжений, закалочных трещин или коробления детали. (Если же не
получить 100% мартенсита после закалки, то остаток свободного феррита или
перлита приведет к хладноломкости).
Прокаливаемость стали растет с
содержанием легирующих элементов, а особенно углерода. Но при
концентрациях > 0,4 % С пакетный мартенсит сменяется более хрупким
двойникованным. И кроме того, углерод резко понижает свариваемость.
Поэтому высокопрочные стали либо безуглеродистые, либо содержат не более
0,35...0,40 % С.
Субструктурное упрочнение.
Одно исходное зерно аустенита при образовании из него
мартенсита разбивается на несколько пакетов, упакованных из длинных и
тонких (0,1... 1 мкм) переплетающихся кристаллов-реек с разной
ориентировкой решетки. При росте реек граница фаз а/у испускает
дислокации, и их плотность достигает р -Ю^.-.Ю12 см"
■
Границы реек и дислокации внутри
реек — два равноправных фактора упрочнения. Вклад дислокаций Ао/Е ~ Z>Vp, где Ъ » 2,6 • Ю-8 см
-кратчайшее межатомное расстояние, Е — модуль Юнга. Вклад границ
реек Да = ку/\Щ, где Н - их
толщина и к
- коэффициент Петча. В безуглеродистом мартенсите эти два вклада в
предел текучести примерно равны [13]: Ао/Е= 1,1 • 10~3 и 1,35 -
Ю-3 соответственно. Но их сумма — менее половины от
желаемого для высокопрочной стали Да/£ = =
1,0-10"2.
