В некоторых случаях работы металлических строительных конструкций возможно хрупкое разрушение. Учитывая опасность хрупкого разрушения, важно уметь оценить склонность стали к переходу в хрупкое состояние. Показателем сопротивления сталей динамическим воздействиям, хрупкому разрушению при различных температурах и чувствительности к концентрации напряжений служат испытания на ударную вязкость.
Ударная вязкость является комплексным показателем состояния стали (хрупкого или вязкого), сопротивления динамическим или ударным воздействиям и чувствительности к концентрации напряжений
Склонность металла к хрупкому разрушению оценивают по результатам испытания на ударную вязкость. Испытания проводят на специальных маятниковых копрах (рис. 4.14, а) и на стандартных образцах (рис. 4.15). Под действием удара молота копра, образец изгибается и разрушается.
Испытания проводят на образцах сечением 10х10 мм с надрезами, которые приводят к значительной концентрации напряжений. В образцах с надрезом имеет место неравномерное распределение напряжений (концентрация) с пиковым значением у корня надреза см. п. 4.10 (эпюры напряжений по линии надреза представлены на рис. 4.15). Концентрация напряжений способствует переходу металла в хрупкое состояние. Удар молота копра еще более увеличивает возможность перехода стали образца в хрупкое состояние. Испытания образцов с надрезами являются утяжеленными испытаниями образцов с начальными напряжениями.
Для тонкого металла используют образцы толщиной 5 мм.
Испытания образцов с надрезами, являются утяжеленными испытаниями образцов с начальными напряжениями.
Ударную вязкость обозначают «КС» и измеряют работой, затраченной на разрушение образца. Эта работа, отнесенная к площади поперечного сечения, имеет размерность Дж/см2. Для образцов с U-образным надрезом ударную вязкость обозначают «КСU»; для V-образных ? «КСV»; с трещиной ? «КСТ».
Ударная вязкость зависит от температуры, поэтому испытания проводят при определенной для каждой стали температуре. По результатам испытаний строят кривые зависимости ударной вязкости от температуры и устанавливается критический температурный интервал, в пределах которого материал переходит из вязкого состояния в хрупкое ? порог хладноломкости.
Порог хладноломкости? это критическая температура перехода стали в хрупкое состояние
Ударная вязкость зависит от точности изготовления образцов и наличия скрытых дефектов структуры стали в испытываемых образцах. Скрытые дефекты могут быть весьма разнообразными и находиться в любом месте образца. Эти обстоятельства требует проведения испытаний на большом количестве образцов и обработке результатов испытаний методами математической статистики.
Также ударная вязкость зависит:
- от структуры стали и величины зерен. Крупнозернистая сталь имеет меньшую ударную вязкость и высокую температуру хладноломкости.
- от химического состава стали. Легированные стали имеет более высокую ударную вязкость и низкую температурную хрупкость.
- от наклепа. Наклеп снижает пластичность и поэтому снижает ударную вязкость и повышает хладноломкость.
- от старения. Наклеп также снижает ударную вязкость и повышает хладноломкость.
- от термообработки. Термообработка оказывает влияние на ударную вязкость.
Таким образом, ударная вязкость является комплексным показателем, характеризующим:
- состояние материала (хрупкое или вязкое);
- сопротивление динамическим (ударным) воздействиям;
- чувствительность к концентрации напряжений.
Она служит для сравнительной оценки качества стали.
