Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 151 MATERIAL SCIENCE происходят все процессы, обусловливающие разрушение. При проведении вычислений за d т принимают расстояния между включениями [16, 17]. Модель Крафта (3) связывает начало нестабильного распространения трещины с достижением критического растягивающего напряжения в зоне среднего размера d т перед фронтом трещины. Размеры этой зоны ограни- чены расстоянием между дисперсными части- цами, которые являются элементарными очага- ми разрушения. Неметаллические включения размером 10…20 мкм при условии отсутствия острых кон- центраторов напряжения слабо влияют на харак- теристики вязкости низкоуглеродистых сталей [18], а при скругленной форме и включения с размерами 100…200 мкм не могут иницииро- вать разрушение, так как опасными являются трещины 2…2,5 мм [13], что более чем на по- рядок больше. Расстояние между неметаллическими вклю- чениями исследованных сталей обычно не было менее 30 мкм, что в соответствии с формулой (3) не должно оказывать существенного влияния на вязкость разрушения. В данном случае речь не идет об острых включениях (карбиды, нитриды и др.), создаю- щих повышенную концентрацию напряжений и резко понижающих характеристики вязкости и холодостойкости [9]. Поскольку включения в исследованных НМС не оказывают решающего влияния на вязкость разрушения, то определяющим фактором явля- ется структура мартенсита (рис. 5). Пакеты и пластинки имеют размеры на 1–2 порядка большие, чем рейки, характерное соот- ношение осей пакетов a = b < c (1:1:2), такие соотношения размеров исключают высокую концентрацию напряжений на границах паке- та. Поэтому пластинки ( с / а = 7) вносят наи- больший вклад в разрушение, для облегчения идентификации пластины на рис. 5 обведены темным контуром. Изображения отдельных пластинок увеличены и вынесены в нижнее поле рис. 5. Вязкость мартенситной стали оценивали ис- ходя из того, что основным фактором, ее пони- жающим, является концентрация напряжений, обусловленная границами и объемной долей пластинок. Во всем исследованном интервале варьиро- вания содержания углерода (до 0,27 %) участков скола на поверхности разрушения при комнат- ной температуре не обнаружено (рис. 7), однако в зависимости от отношения реечной и пластин- чатой составляющих изменяется величина утяж- ки кромок и губы среза. В НМС 07Х3ГНМ пластинчатой составля- ющей при исследовании методами сканирую- щей (рис. 5, а ) и просвечивающей микроскопии (рис. 5, б ) не обнаружено, поэтому значения I C матрицы = 140 МПа ∙ м 1/2 приняли в качестве характеристики свойств матрицы. Структура матрицы представляла собой пакетно-реечный мартенсит с характерной шириной рейки по- рядка 150…250 нм. Полагали, что в выбранных интервалах варьирования d вязкость материала слабо зависит от размера зерна. При деформировании НМС у непроницае- мых границ пластинок накапливаются дислока- ции в результате возрастания локальной плот- ности дислокаций, вблизи границ повышается концентрация напряжений, возможно образова- ние ячеистой структуры, эволюция которой при- водит к появлению микротрещин. Исходя из предположения Хорбогена–Мотца эффективный коэффициент интенсивности на- пряжений ( K 1eff ) определяет эффективное напря- жение (σ eff ): 1eff eff . K l    (4) Локальные напряжения на границе эллипти- ческого отверстия (дефекта) можно вычислить из выражения [19] local 1 2 , c a          (5) где c / а – отношение осей эллипсоида. Для объемной доли дефектов (  пл ) локаль- ное увеличение напряжений на эллипсоидаль- ной микротрещине (если взять прямолинейный фронт трещины), исходя из принципа суперпо- зиции полей напряжений [20] (рис. 6), может быть определено в предположении о равномер- ном распределении одинаковых эллипсоидов (пластинок) из формул ðååê ïë ï , Ì        eff (6)