Испытания надрезанных

Испытания микрообразцов с алитированной поверхностью малопоказательны в связи со значительным влиянием хрупкого покрытия. Несколько пониженные значения прочности и текучести могут являться результатом преждевременного хрупкого разрушения (см. таблицу).

14. Берлизов Е. М. Установка для испытания микроОбразцов на ползучесть и длительную прочность в вакууме при постоянном напряжении.— Исслед. по жаропроч. сплавам, 1959, 4, с. 372— 374.

пониженными прочностными и усталостными характеристиками. Деталь в виде трубы (сплав Д16Т) разрушилась после 3,8 млн. циклов нагружения при максимальном напряжении цикла 0,04 ГН/м2. Технология производства детали включала в себя перед закалкой осадку концов трубы с местным нагревом от рабочих элементов штампа при температуре 450°С. Микроисследование показало резкое различие материала по величине зерна в разных зонах трубки: наиболее крупное зерно у конца, где произошло разрушение, не полностью рекристаллизованное — у противоположного конца и нормальное — в середине по длине трубки. Как выявили механические испытания микрообразцов (сечением 1 X 1 мм, длиной 15 мм), материал рекристаллизован-ной зоны обладает пониженной прочностью. Из полностью рек-ристаллизованной зоны разрушения не представилось возможным вырезать образцы, так как протяженность ее мала (рис. 94).

микромеханических испытаний, несмотря на некоторые их отличительные особенности, о которых было сказано ранее. Это обстоятельство подтверждается получившей в последнее время широкое распространение практикой использования особо жестких универсальных машин отечественного и зарубежного производства для испытания микрообразцов.

Для испытания микрообразцов на усталость с успехом может быть использована машина типа 1863 УРС 0,5/18000. Электромеханический привод для статической нагрузки и элек-

Фирма Sadamel (Швейцария) выпускает микромашины Mi 34 и Mi 44, являющиеся измененными моделями машины Шевенара. Дополнительные приспособления позволяют проводить испытания микрообразцов на растяжение, изгиб и срез. Машина Mi 34 снабжена пятью сменными силоизме-рительными пружинами на предельные нагрузки 100, 500, 1000, 1500 и 3500 Н, а машина Mi 44 выпускается в трех

Машины эти весьма компактны, с небольшой фотокамерой, приспособлением для испытания микрообразцов с головками без резьбы:

писи диаграммы деформации большого масштаба с учетом требования жесткости была разработана конструкция универсальной машины для испытания микрообразцов на растяжение, кручение, изгиб, сжатие и срез. В конструкции предусмотрена возможность замены рычажного силоизмерителя пружинным. На рис. 6 представлена схема пружинного варианта микромашины ВИАМ.

Машина типа РКН построена по этой же схеме и предназначена для испытания микрообразцов на растяжение в воздушной среде.

Рис. 10. Схема универсальной установки для испытания микрообразцов на ударное растяжение

Модификация этой установки типа УИМТ-1 позволяет проводить испытания микрообразцов в обычной атмосфере, вакууме и среде инертного газа при температурах до 2000 °С и при различных условиях нагружения: с варьированной жесткостью, с зазором, без предварительной нагрузки в начальный момент испытания, с пред-

Из изложенного следует, что уровень циклической прочности титановых сплавов, определенный на надрезанных образцах, выше, чем алюминиевых сплавов соответствующей прочности, и находится на уровне прочных сталей. Меньший разброс данных свидетельствует о том, что испытания надрезанных образцов из титановых сплавов более надежны и показательны, видимо из-за однотипности технологии получения надреза (точение) и малого влияния вследствие этого состояния поверх-

Результаты исследований показали, что пластическая деформация связана с интенсивным движением и увеличением числа дислокаций. Вместе с этим в объеме материала возникают микро- и макротрещины. Если трещина останавливается у какого-либо препятствия, то происходит накопление энергии. Это приводит к образованию упругих волн взрывного типа. Тогда трещина преодолевает препятствие и приходит в движение. В этом случае возникают затухающие упругие сферические волны. Изучали деформирование образца из стали на гидропрессе при давлении до 40 кПа. Образцы (целые стержни и с надрезом) испытывали на растяжение и изгиб. Образцы нагружали, затем снимали нагрузку и снова нагружали до более высоких пределов. При повторном нагружении импульсы АЭ появлялись только после приложения нагрузок, больших, чем в предыдущем цикле. Результаты исследований приведены на рис. 9.32. Значение N становится максимальным при достижении предела текучести. Затем материал начинает «ползти», его сопротивление деформации снижается и, естественно, скорость счета убывает. Несколько отличными оказались результаты испытания надрезанных образцов. В этом случае напряжение концентрировалось около надреза и ослабления АЭ не наблюдалось вплоть до разрыва образца.

Испытания надрезанных образцов при растяжении. Показателем способности материала к местной пластической деформации в присутствии жесткого концентратора напряжений является чувствительность к надрезу, оцениваемая отношением прочности надрезанного образца при растяжении к пределу текучести (а^/а0,2).

УДАРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ НАДРЕЗАННЫХ • ОБРАЗЦОВ НА ИЗГИБ

Ударные испытания надрезанных образцов на изгиб производятся почти исключительно на маятниковых копрах по методу Шарпи -г изгибом посредине свободно лежащего на двух опорах образца и по методу Изода —изгибом образна, жёстко закреплённого одним концом.

Для приближения к условиям испытания надрезанных образцов на копрах, кольцам и полукольцам должна быть сообщена ограниченная степень деформации. Это достигается при Фиг. 93. Эскиз коль- помощи ограничителя, при-цевого образца для нимающего удар бойка после того, как образец получил заданную степень деформации. Мерой ударной вязкости является поперечное уширение образца после излома Д=йа—fcj, где Ь2—ширина образца в месте надреза после деформирования и &i — до деформирования. Более точные результаты даёт суммарная величина . изменения (увеличения и уменьшения) ширины образца в месте надреза. Чтобы не помять спинку образца в месте измерения, наковальня и торец бойка снабжаются канавками шириной 2—3 мм. Образцы разбиваются бойком при помощи удара молотка. Изменение получающихся при таком ударе скоростей не влияет на величину поперечного уширения образцов.

Ударные испытания надрезанных образцов на изгиб .................

Испытания надрезанных призматических образцов из сталей 22К и 16ГНМ на малоцикловую усталость в режиме мягкого на-гружения при пульсирующем изгибе показали, что в области относительно малых чисел циклов до 104 при сопоставлении по абсолютным значениям номинальных напряжений, несмотря на значительное различие пределов текучести (до 65%), оба материала располагаются в узкой полосе разброса опытных данных (сталь 16ГНМ имеет преимущество на 10—15%), мало отличаясь по величине предела выносливости. При сопоставлении относительных (к пределу текучести) характеристик видно, что заметным преимуществом обладает сталь 22К с меньшим значением предела текучести. При одной и той же величине разрушающей пластической деформации долговечность стали 22К больше, чем стали 16ГНМ, т. е. сталь 22К имеет большую деформационную способность, в условиях малоцикловых нагрузок.

Для определения чувствительности металла к надрезам очень полезны испытания надрезанных образцов.

и склонным, если эта величина меньше единицы (сг5„н и <та„г — пределы длительной прочности по данным испытания надрезанных и гладких образцов). Проведение испытаний по этой методике показало, однако, что в ряде случаев материалы, не проявившие склонности к снижению прочности при наличии кольцевого концентратора, имели хрупкие разрушения в эксплуатации. Было установлено, что надрез при кольцевом концентраторе влияет лишь в том случае, когда пластичность при испытании гладких образцов ниже 2 — 5%.

С ростом легйрованностй сварных швов благоприятное Влияние отпуска в отношении повышения их длительной пластичности усиливается. Для швов типа Э-ХМФ (электроды ЦЛ-20М) отпуск по оптимальному режиму нагрева до 730° С заметно повышает их длительную пластичность особенно при наличии концентраторов. Необходимо учитывать, что даже сравнительно небольшие отклонения от оптимального режима отпуска таких швов не позволяют повысить их длительную пластичность, а в ряде случаев снижают ее. Так, отпуск при температуре 690° С оставляет пластичность этих швов практически на уровне исходного состояния особенно по данным испытания надрезанных образцов. Аналогичные зависимости сохраняются и для швов типа Э-ХМФБ (электроды марки ЦЛ-27), пониженная длительная пластичность которых вследствие недоотпуска явилась, как можно полагать, основной причиной растрескивания, выявленного в эксплуатационных условиях. Требования тщательного выдерживания заданного режима отпуска исходя из обеспечения высокой длительной пластичности сохраняются и для высокохромистых сварных швов мартенситного класса.