Rychlost růstu trhliny oceli R7T při jednoosém namáhání

Ing. Vratislav Mareš, Lukáš Horsák¹

Únava materiálu je fenomén postihující většinu konstrukčních celků a zařízení během jejich provozního života. Únavový proces má přímý vliv na dobu života konstrukčních částí. Proto je studium tohoto degradačního procesu nesmírně důležité. V případech, kdy je konstrukční část zatěžována pod navrženou mezí kluzu, je velmi obtížné odhalit trhlinu již v raných stádiích, a tím předejít fatálním kolapsům konstrukčních celků. V této práci je studována iniciace únavové trhliny a rychlost jejího šíření ve feriticko-perlitické oceli. Především mikrostruktura materiálu hraje významnou roli v počátcích iniciace únavových trhlin. Únavová trhlina při namáhání v oblastech blízkých prahové hodnotě faktoru intenzity napětí K_th je silně ovlivněna mikrostrukturálními charakteristikami materiálu (velikost zrna, mezilamelární vzdálenost), ale také střední hodnotou aplikovaného napětí. Materiál, který je použit v této práci je podeutektoidní feriticko-perlitická ocel R7T, která se běžně používá pro výrobu železničních kol. Protože konstrukce železničního kola je silně exponována na únavu a okolními podmínkami, je nanejvýš vhodné studovat právě tento uvedený materiál. V případě použité podeutektoidní oceli je mikrostruktura tvořena lamelárním perlitem a feritickým síťovím, kde hraje roli velikost zrna, perlitické kolonie a mezilamelární vzdálenost. Odpor proti šíření únavové trhliny v oblasti platnosti Parisova zákona může být ovlivněn právě mikrostrukturou. Parisův zákon, známý též jako Paris-Erdoganův zákon, dává do relace rozkmit faktoru intenzity napětí s podkritickým růstem trhliny.

Klíčová slova: únava materiálu; feriticko-perlitická ocel; ocel R7T; rychlost růstu trhliny; iniciace únavového poškození

VŠB – Technical University of Ostrava, Laboratory of Integration of Material Assembly and Design, Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic