ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ  Α

Συμπεριφορά σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Όλοι οι φεριτοπερλιτικοί χάλυβες, επομένως και οι χάλυβες οπλισμού, μειούμενης της θερμοκρασίας, εμφανίζουν μία ζώνη μέσα στην οποία η θραύση τους μεταπίπτει από όλκιμη σε ψαθυρή, με σημαντική μείωση της δυσθραυστότητας τους, δηλαδή της απαιτούμενης ενέργειας για την θραύση.

Η ζώνη αυτή ονομάζεται <ζώνη μετάπτωσης > και η θερμοκρασία εντός αυτής της ζώνης που η θραύση είναι κατά 50% όλκιμη & 50% ψαθυρή, ονομάζεται κατά ASTM <θερμοκρασία μετάπτωσης>.

Για να γίνουν κατανοητά τα παραπάνω αναφέρουμε σαν παράδειγμα έναν φερριτικό χάλυβα με 0,15% περιεκτικότητα σε C, ομαλοποιημένο και με μέγεθος κόκκου N^o 7 κατά ASTM . Ο χάλυβας αυτός έχει έναρξη ζώνης μετάπτωσης τους

-10º C, θερμοκρασία μετάπτωσης (50% όλκιμη, 50% ψαθυρή θραύση) στους–35º C, 100% ψαθυρή θραύση στους –120º C.

Ποσοτικά το παραπάνω παράδειγμα δίνει ενέργεια θραύσης σε δοκίμια με εγκοπή σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 180 J, στους –10º C περίπου 100 J στους –35º C 40 J & στους –120º C 7 J.

Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι ένας χάλυβας οπλισμού θα πρέπει να έχει όσο το δυνατόν μικρότερη θερμοκρασία μετάπτωσης, ώστε να έχει ικανοποιητική δυσθραυστότητα σε υπομηδενικές θερμοκρασίες.

Παράγοντες που επηρεάζουν την θερμοκρασία μετάπτωσης είναι:

• Η περιεκτικότητα σε C (άνθρακα)
• Αν ο χάλυβας είναι αποξειδομένος ή όχι
• Η ψυχρηλασία ( ψυχρή έλαση στρέψη κ.λ.π)
• Η μικροδομή ( μέγεθος κόκκου , φάσεις κ.λ.π.)

Συνοπτικά αυξανομένης της περιεκτικότητας σε άνθρακα αυξάνεται δραστικά η θερμοκρασία μετάπτωσης, για παράδειγμα για κάθε αύξηση του ποσοστού του άνθρακα μετά το 0,15% κατά 0,01 % , αυξάνεται η θερμοκρασία μετάπτωσης κατά 2,2 º C .

Ο μη αποξειδομένος χάλυβας παρουσιάζει σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας μετάπτωσης, για παράδειγμα ο χάλυβας που αναφέρεται παραπάνω με 0,15% C έχει πλήρως αποξειδομένος θερμοκρασία μετάπτωσης –35º C, ημιαποξειδομένος –10º C & μη αποξειδομένος 3º C περίπου.

Η ύπαρξη τάσεων μετά από ψυχρή έλαση, στρέψη, κάμψη κ.λ.π. αυξάνει την θερμοκρασία μετάπτωσης .

Αυξανομένου του μεγέθους κόκκου αυξάνεται και η θερμοκρασία μετάπτωσης, πρακτικά χάλυβες με μέγεθος κόκκου μεγαλύτερου του N^o 5 κατά ASTM παρουσιάζουν ψαθυρή θραύση ακόμα και σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από την θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η μαρτενσιτική μικροδομή μειώνει την θερμοκρασία μετάπτωσης σε σχέση με την φερριτικοπερλιτική δομή. Η ύπαρξη όμως μη ολοκληρωμένων δομών –κυρίως μπαινίτη- μπορεί να αυξήσει την θερμοκρασία μετάπτωσης ακόμα και κατά 100%.

Τέλος όσο μεγαλύτερη ολκιμότητα παρουσιάζει ο χάλυβας σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, τόσο μεγαλύτερη αντοχή θα έχει και σε χαμηλές θερμοκρασίες συγκρινόμενος με έναν ίδιας χημικής ανάλυσης χάλυβα μικρότερης ολκιμότητας.

ΨΑΘΥΡΗ           ΖΩΝΗ  ΜΕΤΑΠΤΩΣΗΣ        ΟΛΚΙΜΗ

ΘΡΑΥΣΗ                                                            ΘΡΑΥΣΗ

   ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

                                       ΜΕΤΑΠΤΩΣΗΣ

                                     ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ