The effect of non-metallic inclusions on the crack propagation impact energy of toughened 35B2+Cr steel

Abstract

35B2+Cr steel was designed as a material for screws. The investigations were carried out on toughened samples, taken from three ingots of 35B2+Cr steel (delivered from three various steel suppliers), and of different content of non-metallic inclusions. In each case, the fraction of non-metallic inclusions was in agreement with the corresponding standard. This study presents the results of the research focused on the influence of non-metallic inclusions on the impact energy of crack development in 35B2+Cr steel. The role of non-metallic inclusions was considered both in relation to their total fraction and in relation to the fraction of oxides, sulfides, nitrides and exogenous inclusions separately. Assuming linear dependence between notch-root radius and the impact energy of crack nucleation, basing on the impact toughness tests, the impact energy of the crack development was evaluated. It was proved, that in spite of the level of fraction of non-metallic inclusions compatible with the corresponding standards, they directly or indirectly influence the impact energy of 35B2+Cr steel. This influence depends on the character of the inclusions.

Stal 35B2+Cr została zaprojektowana jako materiał do produkcji śrub. Badania wykonano na próbkach w stanie ulepszonym cieplnie, wykonanych z trzech wytopów stali 35B2+Cr (pochodzących od trzech różnych dostawców stali), charakteryzujących się różną zawartością wtrąceń niemetalicznych. W każdym przypadku zawartość wtrąceń niemetalicznych była zgodna z wymaganiami określonymi w odpowiednich normach. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu wtrąceń niemetalicznych na pracę rozprzestrzeniania się pęknięcia w stali 35B2+Cr. Rolę wtrąceń niemetalicznych rozpatrywano zarówno zbiorczo, jak i w podziale na tlenki, siarczki, azotki oraz wtrącenia egzogeniczne. Stosując założenie o liniowej zależności pomiędzy promieniem zaokrąglenia karbu a pracą zarodkowania pęknięcia, na podstawie prób udarnościowych wyznaczono pracę rozprzestrzeniania się pęknięcia. Wykazano, że pomimo poziomu zawartości wtrąceń niemetalicznych zgodnego z wymaganiami odpowiednich norm, wpływają one bezpośrednio lub pośrednio na pracę rozprzestrzeniania się pęknięcia w stali 35B2+Cr. Wielkość tego wpływu zależy od rodzaju wtrąceń.