Dt = 3,2 DWC a+5 DWP a

где DWC = Dd 2/2E, а

Dd - размах напряжений; De- размах продольной пластической деформации, а– глубина трещины, Е- модуль упругости, S- коэффициент из формулы, описывающей зависимость d - e при статическом нагружении образца с трещиной:

ea и da полная деформация и напряжение соответственно, А и S константы материала. Этот подход применим для трещин, перпендикулярных оси нагружения и Dt- должен вычислять только для той части цикла, на которой трещина является открытой.

За счет большого деформационного упрочнения стали 3 при небольших длинах трещин пластической деформации в районе предела усталости практически не наблюдается и, поэтому, пластической составляющей в выражении для Dt- пренебрегали. Многие исследователи(10,11) считают, что фронт малой трещины представляет собой полуокружность и, следовательно, глубину трещины можно определить как ее полудлину на поверхности. Таким образом, выражение для Dt- можно написать следующим образом:

где C- длина трещины на поверхности.

Результаты исследования.

Структура. Структура стали 3 после контролируемой прокатки приведена на рис. 4, а стали 09Г2С на рис. 5. Для режимов 0,2 и 8 структура состояла из феррита и перлита. Для режима 0 объемная доля феррита больше, чем перлита и примерно половина зерен феррита окружена перлитом. Соседний размер зерна феррита Dсред составлял 11 мкм. Для режима 2 стали 3 характерны большие зерна перлита, окруженные мелкими зернами феррита с Dсред=4 мкм. В стали 09Г2С этот режим приводит к образованию больших зерен феррита с Dсред=25 мкм и очень небольшого количества перлита. Режим 3 приводит к образованию больших бейнито-мартенситных зерен с содержанием мартенсита 8%, окруженных цепочками зерен феррита. При режиме 8 образуется мелкие зерна феррита с Dсред=6 мкм и незначительное количество перлита. Но при этом режиме появляется строчечность, а перлит организуется в небольшие колонии.

Механические свойства. Механические свойства стали 3 и 09Г2С приведены в таблице 2. Наиболее высокой прочностью обладает сталь, обработанная по режиму 3 (бейнитно-мартенситная структура). Но в то же время она обладает и самой низкой пластичностью и ударной вязкостью, хотя при температуре –40 и –70С этот показатель несколько выше среднего. Необходимо отметить, что ударная вязкость стали 3, обработанная по режиму 3 наименее подвержена относительному уменьшению с понижением температуры. Для стали 3 типа 3 наилучшей пластичностью обладает режим 8, но из-за наличия строчечности и неравномерного распределения перлита этот материал показывает наихудшие сопротивления распространению длинных усталостных трещин. Для стали 3 типа 4 основные тенденции влияния режимов прокатки на механические свойства сохраняются, хотя прочность и пластичность всех режимов кроме 3 находятся в близких пределах. Связь между структурными параметром Dсред и d0,2 после различных режимов прокатки соответствует закону Холла-Петча с коэффициентами d0=210 МПа и KY=455 МПа.