{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 26

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

I . D l o uhý – L . Válka

A p likovate ln o s t ko nce p ce „mas ter“ k ř i v k y pro h o dn o cení l o m ové h o u žev nato s ti C- M n o ce li na o dlitk y

průběh mediánu lomové houževnatosti KIc, K Jc v tranzitní oblasti. Bylo zjištěno, že křivka má pro nízkouhlíkové a nízkolegované oceli i jejich svarové spoje jednotný tvar reprezentující střední hodnotu teplotního průběhu lomové houževnatosti. Poloha základní křivky na ose teplot je dána tzv. referenční teplotou T0, při níž medián lomové houževnatosti dosahuje hodnoty K Jc = 100 MPa · m½. Současně bylo prokázáno, že hodnoty lomové houževnatosti ocelí s mezí kluzu od 275 do 825 MPa, určené při různé teplotě T na tělesech tloušťky 1T, a/W ~ 0,5 a vynesené v závislosti na T–T0, by měly vykazovat zcela totožný teplotní průběh, a to jak co do tvaru, tak i do velikosti rozptylového pásu. Poněvadž tvar master křivky je nezávislý na typu oceli, je hlavním materiálovým parametrem určujícím tranzitní chování referenční teplota T0. Vzhledem k tomu, že dále bude detailně pojednáno o tranzitním chování lomové houževnatosti C-Mn ocelí na odlitky, je vhodné uvést aktuální pojetí schématu tranzitního chování lomové houževnatosti tak, jak je v současné době přijímáno v literatuře [8], [9], [10], [11]. Schéma je prezentováno na obr. 1 [12], kde: – tDBU, tB, tDBL a tC představují tranzitní teploty, při nichž nastávají nestabilní lomy po tvárném natržení u čela původní únavové trhliny (interval mezi teplotami tDBL a tDBU), resp. přímo před čelem otupené trhliny (tB). Teplota tC odděluje tranzitní oblast od oblasti spodních prahových hodnot; – současně jsou v jednotlivých oblastech porušení, uvedených ve schématu, představeny odpovídající hodnoty lomové houževnatosti. Je nezbytné podotknout, že schéma na obr. 1 bylo sestaveno zejména na základě měření tranzitního chování lomové houževnatosti ocelí pro tlakové nádoby, případně rotory turbín. V experimentální části pak bude ukázáno, že pro oceli s nižší mezí kluzu a současně s vyšší odolností proti iniciaci tvárného lomu bude nutno schéma modifikovat. V příspěvku jsou prezentovány výsledky ukazující možnost aplikace univerzální (master) křivky i pro hodnocení lomové houževnatosti C-Mn oceli na odlitky a výsledné průběhy lomové houževnatosti jsou porovnány s teplotním průběhem určeným za použití obecné exponenciální funkce. M a t e r i á l, m e t o d i ka z ko u š e n í Ke studiu byly využity výsledky získané na vývojové C-Mn oceli na odlitky určené pro předpokládanou výrobu dopravních a úložných kontejnerů na vyhořelé palivové články. Měření byla realizována v rámci projektu [2]. Materiál v podobě desky tloušťky 250 mm byl dodán v rámci uvedeného projektu firmou Škoda JS, a. s., [13], ze které byly řezány polotovary zkušebních těles pro zkoušky lomové houževnatosti a vyráběna vlastní ohybová tělesa. Pro měření lomové houževnatosti byla použita zkušební tělesa rozměrů 25 × 50 × 240 mm. Byl použit poměrně velký počet zkušebních těles (padesát), který umožnil exaktní statistická vyhodnocení rozptylu v tranzitní oblasti, zejména pak určení spodní toleranční meze lomové houževnatosti. Zkoušky byly realizovány v souladu se standardními postupy [1]. Zatěžování v tříbodovém ohybu bylo realizováno na 200 kN elektromechanickém stroji Zwick při rychlosti zatěžování 1 mm/min. Zkoušky při nízkých teplotách proběhly v kryostatu při ochlazování parami kapalného dusíku; teplota byla měřena termočlánkem připevněným ke zkušebnímu tělesu.

168

S l é vá re ns t v í . L X I V . k v ě te n – č e r v e n 2016 . 5 – 6

V ý s l e d k y z ko u š e k a d i s k u z e Teplotní závislost lomové houževnatosti Na obr. 2 jsou uvedeny souhrnné výsledky měření lomové houževnatosti zjištěné při použití standardních ohybových těles. Jsou vyneseny hodnoty KJu a KJc. Čísla u hodnot KJu značí délku tvárného přírůstku trhliny ∆a předcházejícího iniciaci nestabilního štěpného porušení. V diagramu jsou vyznačeny: – tranzitní teploty tB a tDBL; teplota tDBU byla vyšší než −40 °C; – linie vymezující platnost hodnot lineárně elastické lomové houževnatosti KIc a elastoplastické lomové houževnatosti podle vztahů: K Jc, tj. KIc(limit) a0,K 5  B  Jc(limit) K Ic(limit)  Re    2B,5  0,5 K Ic(limit) ≤ Re   (1)  2,5   E W  a Re  K Jc(limit)   (2)  50  První rovnice vyplývá z běžné podmínky určení platné hodnoty KIc z výpočtové hodnoty KQ uvedené v každé normě pro měření lomové houževnatosti. Druhá rovnice je zmíněna např. ve standardu [7] a má zaručit, že měřené hodnoty K Jc jsou určeny za podmínek plastické zóny malých rozměrů u čela trhliny (stav označovaný v zahraniční literatuře jako small scale yielding, SSY [14]) a současně při existenci K Jcvysoké  A  Btriaxiality exp(CT ) napjatosti (vyjádřeno aparátem dvouparametrové mechaniky lomu je hodnota parametru kvantifikujícího „constraint“ na čele trhliny Q = 0 [15]). Ve standardu ASTM E 1921 je uvedena ve jmenovateli hodnota 30. Poslední práce [16], [17] a diskuze v subkomisi ASTM [18] doporučují změnit hodnotu konstanty ze 30 na 50. Tato čísla vyplynula jednak z výpočtu napjatosti u čela trhliny pro těleso konečné tloušťky metodou 3D konečných prvků [16], jednak z praktických měření Jc [18]; – linie K Ji, hodnota lomové houževnatosti při iniciaci tvárného lomu odhadnutá z hodnot K Ju a délek tvárného šíření u čela trhliny; – linie K Jm, reprezentující horní mez orientačních hodnot elasto-plastického faktoru intenzity napětí vypočtených z maximální síly zatěžovací křivky (nejedná se o platné hodnoty lomové houževnatosti). Na základě schématu teplotního průběhu lomové houževnatosti uvedeného na obr. 1, na základě teplot tB a tDBL a podle průběhu křivky K Ic(limit) lze konstatovat, že interval teplot −40 °C až −140 °C pro vyšetřovanou C-Mn ocel na odlitky reprezentuje tranzitní oblast a veškeré měřené hodnoty lomové houževnatosti se nacházejí v tranzitní oblasti. Vyneseme-li však do diagramu na obr. 2 křivku podle vztahu (2), dostaneme poněkud rozdílný obrázek o lomovém chování v tranzitní oblasti. Křivka KJc(limit) a přímka KJi spolu s teplotou tDBL vymezují v tranzitní oblasti tři pásy hodnot lomové houževnatosti s rozdílnými podmínkami napjatosti u čela trhliny v okamžiku iniciace nestabilního štěpného lomu (obr. 2): Pás I: Lomová houževnatost pro nestabilní štěpně iniciované lomy za podmínek malé velikosti plastické zóny na čele trhliny (SSY) a úrovně constraintu na čele trhliny Q = 0. Pás II: Lomová houževnatost pro nestabilní štěpně iniciované lomy. K iniciaci však jsou již potřeba větší rozměry plastické zóny u čela trhliny. S růstem rozměrů plastické zóny klesá triaxialita napjatosti a lomovou houževnatost je již nutno hodnotit dvouparametrovou lomovou mechanikou. Každá hodnota lomové houževnatosti již není charakterizována pouze globálním parametrem K Jc, ale dvojicí (K Jc, Q), kde Q reprezentuje hodnotu parametru kvantifikujícího constraint na čele 0,5

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 5-6 2016  

Slevarenstvi 5-6 2016  

Profile for inasport