ТЕОРИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВЯЗКО-ХРУПКОГО ПЕРЕХОДА И КИНЕТИКА ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
Authors: Лепов В.В. , Ачикасова В.С. , Григорьев А.В. , Дьячковский И.И. , Архангельская E.A. 
Published: January 2025

В статье дан краткий обзор экспериментальных и теоретических исследований физической природы низкотемпературного вязко-хрупкого перехода в сталях и сплавах с ОЦК и ГПУ решеткой. На основе положений флуктуационной теории фазовых переходов и статистической физики, а также результатов экспериментальных исследований, предлагается общий теоретический подход к анализу этого явления и дана интерпретация известных проявлений водородной хрупкости, влияния коррозионных и механических повреждений на трещиностойкость сталей и сплавов с точки зрения кинетики хрупкого разрушения и теории фазовых переходов. В целом можно считать гипотезу об общем активационном характере и кинетике хрупкого разрушения материалов под действием неблагоприятных факторов окружающей среды доказанной. В частности, с обосновывается активационный характер склонности сталей и сплавов с ОЦК-решеткой к низкотемпературной хрупкости при старении и неблагоприятном воздействии окружающей среды, а также предлагаются практические пути и разработки для смещения диапазона вязко-хрупкого перехода материалов и элементов конструкций в область криогенных температур. Однако для построения более корректных моделей явления низкотемпературного вязко-хрупкого перехода и подтверждения его природы как фазового перехода II или более высокого порядка требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований по выявлению скачков тепло- и электропроводности материала при низких температурах испытаний в условиях динамического нагружения, например, при ультразвуковом воздействии.

The paper provides a brief review of experimental and theoretical studies of the physical nature of the low-temperature ductile-to-brittle transition in steels and alloys with bcc and hex lattice. Based on the principles of fluctuation theory of phase transitions and statistical physics, as well as on the results of the experimental studies, a general theoretical approach to the analysis of the phenomenon is proposed and the interpretation of the known occurrences of hydrogen embrittlement, the corrosion effect and mechanical damage on the crack resistance of steels and alloys from the point of view of brittle fracture kinetics and the theory of phase transitions is given. In general, it is possible to state that the hypothesis about the general activation character and kinetics of brittle fracture of materials under the influence of unfavorable environmental factors has been proved. In particular, the theory is used to prove the activation character of the susceptibility of steels and alloys with bcc lattice to low-temperature brittleness under aging and influenced by extreme environmental effects, as well as to propose practical solutions and design for shifting the range of ductile-to-brittle transition of materials and structural elements to the area of cryogenic temperatures. Nevertheless, to build more correct physical and mathematical models of the phenomenon of low-temperature ductile-to-brittle transition and to confirm its nature as a phase transition of II or higher order, it is necessary to perform an additional experimental study to identify jumps in the thermal and electrical conductivity of the material at low temperature tests under the dynamic loading conditions, for example, under the ultrasonic impact.