Rezistența mecanică și fractura la rece a oțelului depind în mare măsură de dimensiunile produsului și de punctul de aplicare a eforturilor concentrate în anumite zone ale produsului. Focarele de fisură sunt mai susceptibile de a apărea în punctele în care stresul este cel mai concentrat.
23.09.2021 Subiect: Prelucrarea metalelor Autor: Paxey
În acest articol:
Fractura la rece a oțelului este proprietatea de scădere a nivelului de tenacitate atunci când temperatura este scăzută. Adică — oțelul cu anumite caracteristici la o anumită temperatură redusă devine fragil și ușor de spart. Parametrul opus este fractura roșie, care se manifestă prin fragilitate atunci când temperatura crește.
Iar acea temperatură, care este temperatura critică la care metalul devine fragil, se numește prag de fractură la rece.
Caracterizarea tipurilor de oțel în funcție de rezistența la frig
În funcție de rezistența metalelor la frig, acestea sunt împărțite în categorii:
- Metale și aliaje care sunt utilizate fără deteriorare în regim de temperatură până l a-60ºC. Ele sunt utilizate în ingineria frigului, la fabricarea produselor, pieselor destinate funcționării în nord.
- Oțeluri al căror prag de rupere la rece permite utilizarea lor la 170K. Carbonul din ele este de 0,2-0,3%, sunt aliate cu crom, molibden, nichel.
- Aliaje capabile să suporte scăderea temperaturii până la 77K fără deteriorarea proprietăților.
- Metale utilizate în condiții de mediu sub 77K. Astfel de materiale sunt utilizate la fabricarea echipamentelor spațiale, a instalațiilor pentru producerea hidrogenului, pentru experimente în fizică și chimie.
De ce depinde fracturarea la rece a oțelului
Factorii care afectează nivelul de rupere la rece a metalului sunt numeroși.
Factorii externi care afectează fragilitatea oțelului includ temperatura și natura sarcinii. Astfel, cu cât sarcina este aplicată mai rapid, cu atât rezistența la fractură a materialului este mai scăzută. Nivelurile ductil — fragil cresc și rezistența la fisuri se deteriorează. Un exemplu ilustrativ este cedarea unei nave surprinse de o furtună de iarnă.
Un rol important revine structurii cristaline a aliajului, care este legată de factorii interni. Astfel, oțelurile cu o rețea cubică centrată pe volum pot fi clasificate ca ruptibile la rece. Iar oțelurile austenitice cu o rețea cubică centrată pe față prezintă rezistență.
Elementele de aliere fac aliajul mai rezistent prin influențarea dimensiunii granulelor. Conținutul de azot și carbon este, de asemenea, un factor de întărire, acestea favorizând formarea de soluții solide cu fierul. Reducerea tenacității datorată rezistenței ridicate a martensitei necesită punerea în aplicare a temperării, apărând carburi. Carbonul devine mai mic, efectul factorului de întărire devine mai slab. Fragilitatea oțelului la revenire crește datorită creării unei stări concentrate — pot apărea microfisuri.
Concentrația de carbon afectează rezistența la rece a metalului la un anumit regim de temperatură. Ar trebui să fie redusă. Atunci indicele de sudabilitate este îmbunătățit.
Creșterea durității, rezistenței, tenacității la impact este condiționată de prezența nichelului, un metal neferos, și a manganului, un metal feros. Cromul în anumite cantități îmbunătățește tenacitatea, iar siliciul o reduce.
Aspectul structural. Rezistența mecanică și ruperea la rece a oțelului depind în mare măsură de dimensiunile produsului și de punctul de aplicare a eforturilor concentrate în anumite zone ale produsului. Focarele de fisură sunt mai susceptibile de a apărea în punctele în care stresul este cel mai concentrat.
Factori tehnologici. Curățenia suprafeței este foarte importantă. Neregularitățile de diferite dimensiuni — micro și macro — contribuie la creșterea tensiunilor și, în consecință, la reducerea pragului de rupere la rece — în comparație cu suprafețele curate și lustruite. Un rol negativ îl joacă defectele de sudură, din cauza cărora se formează topituri, netopituri, fisuri, care servesc drept concentratori de tensiuni care conduc la fracturi.
