Испытание “деформация-разрушение”

Как отмечалось ранее, трещины провала пластичности, образующиеся в твердой фазе по межкристаллитному механизму, наиболее часто наблюдаются в полностью аустенитном металле шва и ЗТВ. Хотя эти трещины могут возникать в процессе испытаний по методике Varestraint и при изгибе для определения образования трещины, их нелегко идентифицировать и количественно оценить, поскольку они возникают при температурах чуть ниже диапазона возникновения ликвационных трещин. Испытание на пластичность в горячем состоянии также может быть использовано для определения склонности к образованию трещин провала пластичности, однако чувствительность его к образованию таких трещин низка.

Для лучшей количественной оценки склонности к образованию трещин провала пластичности авторы работ (университет штата Огайо) разработали в 2002 г. методику испытаний “деформация-разрушение”. При испытании на растяжение используется образец типа “собачья кость”, на который наложен дуговой сваркой вольфрамовым электродом точечный шов в центре калиброванной части образца. Точечный шов налагают в условиях управляемой кристаллизации с использованием управляемого спада сварочного тока. Это дает множество радиально мигрирующих границ зерен, расположенных внутри точечного шва. Схема образца для таких испытаний показана на рис. 10.21.

Образцы затем испытывают на термомеханической моделирующей установке Gleeble при различных температурах и деформациях. Для нержавеющих сталей интервалы температур и деформаций испытаний составляют от 650 до 1200 °C (от 1200 до 2900 °F) и от 0 до 20 %, соответственно. После испытания при заданных температурах и деформациях образец обследуют на бинокулярном микроскопе с 50-кратным увеличением для выявления возможности появления трещин. Количество трещин на поверхности подсчитывается. На основании этих данных строится диаграмма “температура-деформация”, определяющая условия возможного образования трещин провала пластичности. Полученные кривые определяют пороговую деформацию трещинообразования еmin и температурный интервал провала пластичности (DTR). На рис. 10.22 показаны кривые “температура—деформация” для сталей марок 310, 304 и супераустенитного сплава AL6XM. Согласно рассматриваемым кривым сталь марки 310 имеет наивысшую склонность к образованию трещин провала пластичности, так как температурный интервал провала пластичности равен 400 °C при деформации, равной 15 %, а величина emin примерно равна 5 %.

Было показано, что этот тип испытания весьма чувствителен к образованию трещин по границам зерен в диапазоне провала пластичности и является ценным инструментом для изучения высокотемпературного охрупчивания металла шва и ЗТВ. При написании данной монографии в университете штата Огайо продолжалась работа по оптимизации методики испытаний. Эти испытания также используются для изучения влияния химического состава и металлургических факторов на склонность образования трещин провала пластичности.