Fracture in quench-aged low-carbon steels

Abstract

The role of both grain boundary and dispersed carbides on the processes of yielding and fracture has been investigated in irons containing between 0.005 and 0.03 wt%C. It has been observed that for carbon levels below 0.025 wt% quench ageing produces a simultaneous increase in both yield strength and fracture resistance. It is concluded that the dispersed carbides produce an increase in yield strength by the Orowan mechanism but that the grain boundary carbides are responsible for fracture initiation. The fracture stress criterion developed is a modified Griffiths expression which takes into account the assistance of a slip band in propagating a pre-existing crack. A completely quantitative assessment of the accuracy of the expression is not possible from the present results but the experimentally observed decrease in fracture stress with increase in carbide thickness is in good qualitative agreement with the theory.

Résumé

Les auteurs ont étudié les rôles du joint de grains et de la finesse des carbures dans les processus de déformation plastique et de rupture d'alliages de fer contenant de 0.005 à 0.03 p. 100 poids de carbone. Pour les teneurs en carbone plus basses que 0.025 p. 100, le vieillissement après solubilisation hausse la limite d'élasticité et 'la résistance à la rupture. Les auteurs prétendent que, d'une part, les carbures fms haussent la limite d'élasticite, grâce au mécanisme d'Orowan, et que, d'autre part, les carbures de joint de grains sont à l'origine de la rupture. Tenant compte de la propagation d'une fissure par l'entremise de glissements, les auteurs ont apporté une modification à l'expression de Griffith. Meme si l'expression modifiée demeure encore indéterminée quant à sa précision, elle indique la baisse de la résistance à la rupture occasionnée par l'épaississement des carbures.