Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 17. 23 april 1949 - Spröda brott i olegerat kolstål, av Knut Peterson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
310
TEKJiTSK TIDSKRIFT
varje metall mellan dess sträckgräns och
kohesionsbrott-gränsen, som bestämmer arten av brottet. När
kohesions-brottgränsen är lika med eller lägre än sträckgränsen hos
materialet är detta helt sprött. Vid material med
kohe-sionsbrottgränsen med värdet 1—3 gånger sträckgränsen
är benägenheten för skårsprödhet minskande med ökande
förhållande och vid värden över 3 erhålles ingen
skårsprödhet. Under normala förhållanden ligger
kohesions-brottgränsen hos kolstål vid ungefär tre gånger
sträckgränsen. Därför kommer en ökning i temperatur att
eliminera skårsprödhet, under det att en sänkning starkt
ökar densamma. Kallskörheten hos järn och stål beror
på den enorma ökningen i proportionalitets- och
sträckgräns, ett förhållande som inte är förhanden vid andra
metaller.
De teorier, som här uppställts av Ludwik, Griffith,
Davidenkov och Fridman verkar otillfredsställande.
Fridmans teori kan betraktas som lyckligare än de andras,
emedan den bevisar, ehuru på ett ganska tråkigt sätt, att
plastisk deformation är en nödvändig förutsättning för
segt brott. Segt brott har en vidare betydelse än
skjuv-brott. Det första innefattar det andra — såsom t.ex. vid
kontraktionsbrott (eng. cup and cone) hos stål. Brottet i
centrum hos en dylik stav är ett normalt segt brott.
Ludwiks teorier om treaxliga spänningstillstånd hos
skårade material, som förhindrar den plastiska
deformationens start, innan maximibelastning är nådd, har av Kuntze
och Mc Adam utsträckts till mycket skarpa och små
skåror eller sprickor — vilka säges ha förorsakat extremt
höga sträckgränser och åstadkommit skårsprödhet i varje
metall. Denna utveckling av Ludwiks idé elimineras av
Orowan, som begränsar den maximala stegringen på grund
av skåreffekt till omkring 3,3. I de flesta sega material
ligger detta värde under dess "specifika" styrka ("basic
strength").
Mötts teori om hastighetens inverkan på
sprickbildningen kan inte tillämpas annat än vid mikroskopiska
dimensioner (enstaka korn), eftersom sprödhet erhålles både vid
slagseghets- och böjprov.
Sträckgränsökningen ("superstressing") på återstående
volymen hos en med nithål försedd belastad plåt, inträder
också vid skåror; Müller och Barber fann 10—20 %
överspänning vid halvcirkulär skåra och 100—200 % vid skarp.
För mätning av spänningarna användes här
röntgenstrålar.
Alla fenomen, som leder till ökad skårkänslighet
(temperatur, sträckning—åldring, deformationsgrad) är
sekundäreffekter. Huvudsaken är möjligheten att sträckgränsen
kan växa långt över den verkliga kohesionshållfastheten-
Charpv- och Izod-slagseghetsmätning har betydelse
endast vid jämförelse av nästan identiska material. För sega
material är metoden onödig, för rent spröda sådana
meningslös. Huvudsaken är hur stor del av ytan, som är
kristallinisk. Närvaron av segt brott visar ju, att metallen
icke brister utan plastisk deformation.
Skårsprödhet kan vara antingen beroende av materialet
som sådant eller bero på kemiska eller mekaniska
defekter. Prov av spektrografiskt rena komponenter bör
tillverkas för undersökning av första alternativet och med
avsikt felaktiga (eller prov innehållande mikroskopiska
sprickor) för att prova det andra (E Orowan).
Stålkvalitetens inverkan
Sprickor i svetsade fartyg är inte alltid plötsliga. Fall har
observerats, där sprickorna utvecklas mycket långsamt
under inverkan av vågrörelserna. Av 4 700 i USA under
kriget svetsade fartyg uppvisade 20 % konstruktionsfel,
därav hälften allvarliga (Welding J. jan. 1946).
Situationen avhjälptes i viss utsträckning genom att nita
"sprick-motare" till plåtarna på farliga ställen.
I USA pågår nu försök rörande varierande temperatur
vid kolstål på provstavar med inre anvisning, på plåtar
med dimensioner enligt en geometrisk serie från 3" till
72" samt på fabrikstillverkade provstycken av s/4" tjock-
lek vägande 2 t. Tätade och normaliserade plåtar var
bättre än otätade både valsade och sträckningsåldrade.
Brittiska skeppsbyggare har haft mycket mindre besvär
med detta än de amerikanska. Eftersom sättet att bygga
är så lika i de två länderna, måste skillnaden bero på
plåten, och alltså på att det brittiska materialet var
bättre. Det är dock kanske ett väl lättvindigt sätt att flytta
över ansvaret från varvet till stålfabrikanterna (E M Mac
cutcheon).
Sprött amerikanskt plåt material
I en studie över spröda brott på amerikanska
fartygsplåtar undersöktes fyra partier plåt från havererade
amerikanska fartyg. Några var för kraftigt korroderade för
att tillåta undersökning av brottytorna, så att prov togs
för mikroundersökning, kemisk analys och
materialprovning tätt intill och ett stycke från brottet. Analysen visade
god renhet; dock var kvävehalten ibland ganska hög. Prov
tagna från de värst förstörda plåtarna visade en kolhalt
av 0,26—0,29 % för det olegerade kolstålet, och i båda
fallen var manganhalten låg. Kornstorleken var
tillfredsställande och mikrostrukturen normal, bortsett från en i
ena fallet något grov perlit.
Vid materialprovning visade det sig, att plåtkvaliteten
var tillfredsställande, men normalisering åstadkom alltid
en avsevärd ökning av slagsegheten och minskning av
brottets kristallina struktur. I ett stål gav glödgning till
500°C i 1 h god ökning av både slagseghet och
brotthållfasthet. Av dessa och liknande prov kan man dra
slutsatsen, att åldringen var en fundamental orsak till
sprödheten.
Ett otätat stål med låg kolhalt visade mycket högt
seghetsvärde, men brottet var kristalliniskt. Det är den
utomordentliga mjukheten hos detta material som orsakar
en stor energiabsorption vid böjning, ehuru trots detta
brottet var sprött.
I vidare experiment har amerikansk och engelsk plåt
jämförts; det förra stålet innehöll 0,23 % C och 0,38 %
Mn, det engelska 0,18 % C och 0,57 % Mn. Det senare
hade något högre brottgräns, vilket måhända beror på
större mängd skrot vid smältningen med vissa halter av
Cr, Ni, Cu. Valsat har det ett högre slagseghetsvärde (23
Izod-enheter mot 17 för US stålet), den kristalliniska
brottandelen var 80 % mot 90 % hos det amerikanska.
Strukturen var jämn, bortsett från ett av de amerikanska
provens, där perliten var grov.
Normaliseringen gav mycket stora förbättringar.
Izod-talet steg för det första till 46, för det andra till 63.
Anlöpning med därpå följande svalning av ca 100°C/h sänkte
slagseghetsvärdet med 55 % för det amerikanska men
endast med 28 % för det engelska. Fortsatta prov har
belyst temperaturens och kornstorlekens effekt på
slagsegheten för det amerikanska stålet med Mn-halt av
0,3—-0,47 % och det brittiska med 0,57—0,62 % Mn. Alla prov
var anlöpta. Det amerikanska lågt manganhaltiga hade
övergångstemperatur från delvis till helt kristalliniskt
brott vid ca 15°C mot 0°C för stålet med hög
manganhalt. Vid —20°C hade det brittiska stålet en god
slagseghet, under det det amerikanska med låg manganhalt
var helt sprött, och det med högre Mn-halt inte mycket
bättre.
Kornstorleken har stor inverkan även på segare stål.
Storlek 7—9 enligt ASTM E 19 har en
övergångstemperatur under — 40°C, storlek 6—8 omkring — 35°C och
storlek 1—i omkring + 5°C. Slagseghetsvärdet vid dessa
temperaturer var ca 60 Charpy-enheter.
Ett accelererat sträckning—åldringsprov (10 %
sträckning och upphettning vid 250°C under 1/2 h) försämrar
märkbart alla provningsresultat. Ett finkornigt stål, som
behandlades så, hade övergångspunkten vid + 10°C med
ett slagseghetsvärde av ca 40 enheter, medan det
grovkorniga hade övergångar vid ca + 50°C. Vid
temperaturer under — 10°C förminskades skillnaden i slagseghet mer
och mer (W Barr). Knut Peterson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
