Все многообразие видов разрушения деталей машин и элементов сооружений можно классифицировать на следующие основные группы: усталостные, вязкие, хрупкие, коррозионно-эрозионные, выход из строя ввиду изнашивания трущихся поверхностей. Из всех этих групп разрушения наиболее опасными являются хрупкие разрушения, коварная особенность которых состоит в их внезапности, в чрезвычайно большой скорости распространения трещин, приближающейся к скорости взрыва. К числу таких разрушений относятся аварии мостов в Бельгии и Канаде (Квебек, 1951 г.), разлом пополам на штормовой волне транспортных судов типа «Либерти» (США), хрупкие разрушения газопроводов, газгольдеров и других сооружений. Хрупкие разрушения отдельных деталей отмечаются также при эксплуатации тракторов, тягачей, экскаваторов, скреперов и других машин и механизмов.В отработанных конструкциях и при продуманной технологии термической обработки деталей наиболее частой причиной хрупких разрушений является повышенная чувствительность свойств материала, и прежде всего динамической вязкости, к снижению температуры рабочей среды. Отсюда, важность установления общих закономерностей изменения
пластических свойств стали со снижением температуры, что имеет особо актуальное значение в настоящее время при значительном расширении географии машиноиспользования.
Напомним, что если еще недавно тракторы рассматривались только как машины сельскохозяйственного назначения с сезонным графиком их работы, то сейчас значительная часть тракторов используется в народном хозяйстве круглый год как мощное средство механизации трудоемких работ. В тундре Сибири, в таежных лесах дальнего Севера, на скалистых и песчаных почвах великих новостроек, во льдах Арктики, в 80-градусный холод работают сейчас гусеничные тракторы, и эти новые, более суровые условия эксплуатации требуют, чтобы применяемые для их изготовления материалы не были бы склонны к хрупким разрушениям при работе на холоде.
Свойство металлов и сплавов с кубической пространственно-центрированной или гексагональной решеткой и в том числе конструкционных сталей хрупко разрушаться со снижением температуры нагружения называется
хладноломкостью. Хладноломкость сплава может проявляться не только при отрицательных температурах нагружения, но и при обычных, комнатных температурах. Последнее может наблюдаться тогда, когда из-за состава или структуры, или в силу других причин (технологических, конструктивных) сталь уже при комнатной температуре находится в охрупченном состоянии. Изучая условия хрупкого разрушения сплавов и установив, что переход от вязкого разрушения к хрупкому часто происходит не при одной температуре, а в некотором интервале температур, Н. Н. Давыденко ввел понятие о двух порогах хладноломкости.
Чем ниже расположен интервал этих температур, тем меньше склонна такая сталь к хрупким разрушениям, тем более она хладностойка. Склонность конструкционных сталей к хладноломкости зависит от следующих важнейших факторов:
- металлургических, к числу которых относятся: состав стали, условия ее выплавки и раскисления, структура сплава (макроструктура, микроструктура и тонкая структура);
- технологических, под которыми следует понимать: состояние поверхности деталей, наличие в них сжимающих или растягивающих напряжений как результата механической, химико-термической или гальванической обработки;
- конструктивных, объединяющих влияние масштабного фактора и наличия на поверхности деталей различного рода концентраторов напряжений
- радиусов перехода, подрезов, выточек, мест сверлений и пр.;
- рабочей среды, степени ее агрессивности по отношению к рассматриваемому материалу.
В настоящей работе рассматривается только влияние металлургических факторов (чистота стали, ее состав и структура) на хладноломкость стали. Интересующимся ролью конструктивных факторов рекомендуем ознакомиться с монографией Г. В. Ужика