Идея получения количественной связи результатов стандартных испытаний на ударную вязкость с вязкостью разрушения К1с является весьма привлекательной. В этом случае существенно упрощается методика определения значений К1с, появляется возможность использования уже имеющегося обширного объема информации по ударной вязкости для прогнозирования работоспособности конструкций с дефектами и т.д. В данной работе оценена возможность установления такой корреляции.

Если значения вязкости разрушения определяются в момент инициации разрушения (старт трещины), они характеризуют работу деформации металла в вершине трещины до критического состояния. При испытании крупногабаритных образцов из конструкционных машиностроительных сталей при низких температурах старт трещины обычно совпадает со скачком нагрузки. Значения К1с, вычисленные по этой нагрузке, характеризуют сопротивление зарождению разрушения. При увеличении температуры испытаний даже в корректных образцах скачек нагрузки исчезают, и значение К1с считают по усилию, соответствующему приросту трещины в 2 %. Полученные значения К1с уже характеризуют не только сопротивление зарождению разрушения, но и сопротивление распространению разрушения.

При расчете конструкций с дефектом необходимо определить сочетание длины дефекта и нагрузки, приводящие к зарождению разрушения, поэтому и расчет должен производиться с использованием параметра, характеризующего только зарождение разрушения. Процесс распространения трещины будет зависеть уже не только от свойств материала, но и от конструктивных особенностей, запаса упругой энергии в конструкции и т.д. Исходя из этого, даже результаты испытаний корректных образцов на К1с нужно использовать в расчетах с достаточной осторожностью.

В значения ударной вязкости, полученные в стандартных испытаниях, входит не только работа деформирования материала в вершине дефекта, но и работа на боковые утяжки, распространение разрушения и т.д. Чем выше температура испытаний, тем больше вклад этих составляющих, не имеющих отношения к зарождению разрушения. В связи с этим надежды на установление корреляции значений К1с и ударной вязкости представляются весьма призрачными.

В настоящей работе высказанные выше положения подтверждены результатами испытаний при температурах от - 196 ° С до + 20 ° С одиннадцати серий образцов из различных машиностроительных углеродистых и легированных конструкционных сталей и их сварных соединений. Значения вязкости разрушения определялись по испытаниям на статический трехточечный изгиб стандартных образцов сечением 10 х 10 х 55 мм с предварительно зарожденной усталостной трещиной. Непосредственно по диаграмме нагружения определялись критические значения интеграла Райса, которые затем пересчитывались в К1с по известной зависимости. Кроме значений К1с, определенных в момент старта трещины, вычисляли также значения К максимального в момент достижения нагрузкой максимального значения.

Сравнение полученных результатов позволило подтвердить вывод о том, что ударная вязкость не коррелирует со значениями К1с, определенными в момент инициации разрушения. Для К максимального такая корреляция есть.