Наиболее распространенным способом оценки хладноломкости стали является испытание надрезанных образцов на ударный из­гиб при различных температурах, разработанный Н. Н. Давыденковым и его школой. Кроме этого способа, нередко пользуются оценкой излома стали путем определения температуры, при кото­рой появляются первые кристаллические участки на волокнистом фоне излома или когда определенная площадь излома (чаще всего половина) становится кристаллической. Совершенно очевидно, что различие в принятых критериях может привести к значитель­ным расхождениям в оценке склонности стали к хладноломкости. Нередки и такие случаи, когда относительно высоким значениям ударной вязкости отвечает кристаллический вид излома и, наобо­рот, когда волокнистому излому отвечают относительно низкие значения ударной вязкости.
Какая сталь лучше, какая более надежна в работе? Можно привести много доводов в защиту совершенно противоречивых взглядов, существующих на этот счет в литературе. Не имея та­кой возможности, сформулируем некоторые положения, проверен­ные многолетним опытом работы машиностроительной промышлен­ности.
1. Все критерии оценки хладноломкости условны, так как, из­меняя масштабный фактор, характер надреза и условия деформи­рования (скорость нагружения), можно резко изменять и вид из­лома и значения работы разрушения.
2. Многообразные концентраторы (конструктивные и техно­логические), свойственные реальным деталям, как и все приемы их упрочнения, а также сложнонапряженные условия работы, как правило, охрупчивают конструкционные стали, вязкие и хладно­прочные при стандартных условиях испытания.
3. Исходя из анализа условий службы того или иного соору­жения или изделия, необходимо определять ту минимальную ра­боту разрушения, которая может быть допущена в действительных, притом наихудших, температурных условиях эксплуатации. Для разных изделий, изготовляемых даже из одной и той же стали, она может быть различна. Если такие требования сейчас определены для элементов отдель­ных сооружений (трубопроводов, мостов, корпусов судов, промыш­ленного и гражданского строительства), то совершенно нетерпи­мым является отсутствие четко сформулированных и обоснован­ных требований к деталям машин, испытывающим при отрицатель­ных температурах эксплуатации ударные нагрузки (траки, звенья гусениц, обода колес, пластины транспортеров и пр.).
4. Сопоставление свойств различных сталей (или плавок одной и той же марки стали) следует производить, исходя из того, при какой наинизшей температуре испытаний они покажут работу удара равной какой-то наперед заданной величине, например, 1,4;
2,1; 2,8; 4,1 кГм. При этом сопоставление свойств следует произво­дить в сравнимых условиях: при одинаковых значениях твердости (или прочности) или одинаковом варианте термической обработки (закалки и низкого отпуска, нормализации, отжига).
5. В СССР за критическую температуру хрупкости строитель­ной стали в состоянии поставки нередко принимают температуру, отвечающую величине ударной вязкости в 2,0 кГм/см². Нормами Международного института сварки за такую температуру принята
температура, соответствующая ударной вязкости в 3,5 кГм/см². При выборе стали для резервуаров в США руководствуются кри­терием в 2,1 кГм, а в особо ответственных случаях в 4,1 кГм. Учитывая все возрастающее применение строительной стали во все более напряженных и ответственных конструкциях, представ­ляется необходимым создание экономнолегированных высокопроч­ных сталей (σ_b≥50, ≥75 кГ/мм²), обеспечивающих при темпера­туре -40° величину ударной вязкости не менее 4,0 кГм/см². Этому условию могут отвечать прежде всего низкоуглеродистые легиро­ванные стали со структурой бейнита (см. гл. IV).
6. Для конструкционных сталей, применяемых в общем маши­ностроении (автотракторостроении, дорожном и транспортном ма­шиностроении) и назначаемых на детали, испытывающие в процес­се эксплуатации ударные нагрузки при пониженной температуре внешней среды, минимальное значение ударной вязкости должно отвечать не менее 3,0 кГм/см² (при Тисп= -40°). Это требование распространяется на такие детали, как траки, звенья гусениц, пальцы, цепи, ответственные болты, торсионные валы, рессоры и
многие другие детали ходовой части тракторов, автомашин, экска­ваторов, тягачей. Вместе с тем, оно не распространяется на детали, работающие «внутри жесткой конструкции» (по определению Э. Гудремона), к числу которых относятся коленчатые валы, ша­туны, рычаги, некоторые шестерни, надежность и долговечность которых в работе определяется прежде всего их циклической проч­ностью.
7. Вид излома следует рассматривать только как показатель способности стали к распространению или торможению хрупкого разрушения, но не к его возникновению. Отсюда важность этого критерия при оценке броневой или судовой стали и пониженная его значимость при оценке работоспособности, например, колен­чатых валов. Успешный опыт изготовления и эксплуатации колен­чатых валов из модифицированного или высокопрочного чугуна является наглядным тому доказательством, как и свидетельством бессмысленности многомиллионных потерь, понесенных народным хозяйством в связи с забракованием тысяч тонн дорогостоящей конструкционной стали по несоответствию ее ударной вязкости требованиям технических условий.
8. Следует иметь в виду, что хрупкие разрушения деталей мо­гут наступать и внезапно безо всякого приложения к ним ударной нагрузки. Как правило, такие разрушения наступают в сооруже­ниях (или в их элементах) уже в состоянии покоя, находящихся в сложнообъемном нагружении, при понижении температуры. Ана­лиз причин такого рода разрушений, связанных с проявлением хладноломкости стали, приводится в монографии Г. В. Ужика [42].
9. Несмотря на то, что низкоуглеродистые никельсодержащие марки стали и обладают низким порогом хладноломкости и боль­шим температурным запасом вязкости, их применение должно быть предельно ограничено.
Выбор стали для подавляющего большинства деталей машин и механизмов, работающих при температурах до -60°, можно ус­пешно базировать на применении хорошо раскисленных низкоугле­родистых марганцовых, хромистых и комплекснолегированных ста­лях, при соответствующей термической обработке. Для ответствен­ных деталей ходовой части тихоходных тракторов, работающих в условиях Севера, рекомендуется серийные марки стали заказы­вать по специальным техническим условиям, предусматривая в них поставку наследственномелкозернистой стали (7—8 баллов) повы­шенной чистоты в отношении содержания фосфора ( механических и технологических свойств при ее обработке как на высокую (D_Бр =2,9÷3,05 мм), так и среднюю (D_Бр=3,6÷3,9 мм) твердость. Состав и свойства этой стали приводятся в гл. VI.