Using some microscopic investigation, such as, plastic work absorbed in the intense strain region around the blunted crack tip, crack opening displacement and fracture surface micro-roughness, the strain rate effect on fracture toughness and fracture resistance characteristics of A533B-1 nuclear pressure vessel steels were examined in quasi-dynamic test condition.
J-integral based on the deformation theory shows strong dependence on size and geometry of specimen. But modified-J could be regarded that it is independent of the size and geometry, so it is possible to construct J-R curves with more valid data point for small specimen.
Jw, calculated from recrystalization etching techniques gave same values as modified-J when the amount of crack extension is less than 1.5 mm, and critical COD and tearing modulus based on COD showed good relationship with Jm and Tjm in that range.
Local fracture strains were calculated from fracture surface micro-roughness, and were in the range of 1.8 and 2.0 which were much higher than the macroscopically measured one. It was nearly independent of strain rate and could be regarded as a material constant in fully ductile dimpled rupture.
As a result, fracture toughness increased with strain rate increase but tearing modulus showed little variance. Such a high fracture thoughness values was mainly due to the high flow stress at high strain rate.
일반적으로 재료의 파괴 저항특성을 평가하는 방법으로써는 ASTM 에서 추천하고 있는 단일 시편 제하법이 사용되고 있다. 그러나, 이때 사용되는 변형율 J 는 소형시편에 대해 충분한 양의 데이타를 제공하지 못하는 단점이 있다. 이에 대해 수정 J를 사용 하여 시편의 형태 및 크기에 의존하지 않는 J-저항곡선을 구할 수 있다.
위의 수정 J 와 함께 지금까지 제시된 여러 가지 미시적인 파괴 변수 및 파괴 모델들을 완전 연성 파괴에 대해 적용하여 그 상관관계 및 유용성을 알아보았다. 그 결과, 재결정법으로부터 구한 Jw 는 1.5 mm 이하의 균열 진전에 대해 수정 J 와 거의 일치된 값을 나타내었으며 COD 와도 선형적인 관계를 나타내었다. 또한 파면의 미소 거칠기로부터 구한 국부 파괴 변형율을 임계 변형을 모델에 적용하여 파괴 인성을 구할 수 있음을 알았다.
위의 사실을 이용하여 변형속도의 변화에 의한 파괴 저항 특성의 변화를 알아보기 위해 상온에서 단순인장을 가한 후 위의 변수들을 구하였다. 이 결과, 파면의 특성거리 및 파괴 변형율은 변형속도의 변화에 무관하였으며, 파괴 인성치는 변형속도의 증가에 따라 증가한 반면 파괴 저항은 별 다른 변화를 보이지 않았다. 따라서 연성 파괴에서 변형속도 증가에 의한 파괴 인성치의 증가는 주로 유동응력의 증가에 의한 것임을 알 수 있다.
