Кинетические диаграммы

Рисунок 4.29 - Кинетическая диаграмма усталостного разрушения

Рис. 47.6. Кинетическая диаграмма разрушения, построенная с помощью соотношений (47.12)—(47.14), (47.22)—(47.25): а) критериальная зависимость \J> = if (С) (сплошные линии) и зависимость (47.22) (пунктир); б) кинетическая диаграмма для сталей 4340 и 4147; 1 — для стали 4340; 2 — для стали 4147 (точки — усредненная экспериментальная кривая (для 1) и непосредственные экспериментальные данные (для 2), сплошные линии — результаты расчета,

Другой важной характеристикой коррозиошго-статической тре-щиностойкости является кинетическая диаграмма разрушения — зависимость скорости роста трещины v от коэффициента интенсивности напряжений А".

2. Особенности кинетических диаграмм разрушения. В первых исследованиях, касающихся оценок кинетики докритического роста трещин при длительном статическом нагруженни в водных средах, рассматривались преимущественно закаленные низкоотпущенные стали с пределом текучести выше 1500 Н/мм2. Было показано, что скорость распространения трещины прямо пропорциональна коэффициенту интенсивности напряжений растущей коррозионной трещины. Дальнейшее распространение подходов линейной механики разрушения на более широкий круг высокопрочных материалов и коррозионных сред выявило более сложный характер зависимости v(K). Типичная кинетическая диаграмма коррозионного растрескивания в координатах \gv-K представлена па рис. 48.3. На участках I и III скорость роста трещины увеличивается с повышением /?, а в пределах участка II, охватывающего значительный диапазон значений К, наблюдается стабилизация скорости. Существуют различные суждения о причинах четко выраженных участков диаграммы коррозионного растрескивания. Их связывают с влиянием в пределах каждого участка доминирующего механизма воздействия среды. Второй горизонтальный участок часто связывают с релаксацией напряжений в вершине трещины вследствпп ее интенсивного ветвления. Характер зависимости v(K) во многом зависит от структуры сплава и типа среды. Для высокопрочных сталей с мартенситной структурой с пределом текучести 1500 Н/ммг и выше на кине-

Основные типы кинетических диаграмм коррозпонно-усталост-ного роста трещин представлены на рис. 48.5. Из рисунка видно, что коррозионные среды могут существенно менять конфигурацию диаграмм, присущую испытаниям в инертной среде. Для сплавов, не склонных к коррозионному растрескиванию, кинетическая диаграмма имеет S-образный впд (рлс. 48.5, а), а понп-

за основу модель, согласно которой интенсификация усталостного роста трещины при воздействии коррозионной среды является лишь отражением склонности сплавов к коррозионному растрескиванию [427], то кинетическая диаграмма должна выглядеть, как показано па рис. 48.5, б. В самом общем случае, когда влияние среды проявляется и ниже уровня KIKC, диаграммы приобретают вид, изображенный на рис. 48.5, в. Следует отметить, что представленные здесь типичные диаграммы не отражают всего многообразия диаграмм коррозионно-усталостного роста трещин, скорость которых зависит от многих факторов, таких как частота, асимметрия и форма цикла нагружения, температура испытания, структура материала н механизм воздействия среды. В некоторых случаях скорость роста трещин в коррозионной среде даже понижается в сравнении с инертной средой. Это может достигаться за счет затупления коррозионной трещины вследствии проявления механизма анодного растворения металла, или так называемого закрытия усталостной трещины, вызванного клиновым эффектом продуктов коррозии в вершине трещины и приводящего к уменьшению эффективного амплитудного коэффициента интенсивности напряжений.

Рис. 8. Кинетическая диаграмма усталостного разрушения (схема)

Рис. 8.12. Кинетическая диаграмма ус-

Кинетическая диаграмма усталостного разрушения 36, 144

Рис. 6.22. Единая кинетическая диаграмма для ширины скоса от пластической деформации t, в зависимости от эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения Ке для сплава Д16Т в сопоставлении с измерениями ts (а), (б) по каждой зоне у поверхности и (в), (г) попарно для средних величин из двух измерений при 3^ = 0 и R = 0,05. Схема (Э) поясняет расположение зон изменений

Рис. I. Кинетическая диаграмма ползучести: слева от отрезков АВ и

Для оценки числа, циклов Np от момента зарождения трещины до момента, когда трещина становится сквозной, существуют кинетические диаграммы усталостного разрушения. Эти диаграммы связывают между собой скорость роста

деформированного состояния в вершине трещины. Поскольку напряженно-деформированное состояние в вершине трещины описывается через коэффициент интенсивности напряжений Ki и деформаций Ки. то кинетические диаграммы усталостного разрушения выражаются функциями типа:

4.6.1. Кинетические диаграммы усталостного разрушения.

4.6.1. Кинетические диаграммы усталостного разрушения..................... 300

Рис. 47. Кинетические диаграммы усталостного разрушения титанового сплава в зависимости от структурного состояния

Рис. 58. Влияние коэффициента асимметрии цикла R на кинетические диаграммы усталостного разрушения

11. Основные стадии распространения усталостных трещин. Кинетические диаграммы усталостного разрушения.

Для определения суммарного уменьшения массы металла в процессе коррозии можно также использовать кинетические диаграммы коррозии, как это показано на рис. 3.3. При этом исполь-зов/аны, указанные на рис. 3.2 обозначения. Момент времени т2 является конечной точкой для температурного уровня Т\ и началом следующего Т2, момент времени т3 — конечной точкой для участка с температурой Т2 и началом для ступени с температурой Тз и т. д.

700°С. Исследование анизотропии свойств различных титановых сплавов с текстурами разного вида показало,ч то способность тормозить разрушение больше на поперечных образцах (т.е. при развитии трещин вдоль направления проката). Например, в листах сплава ВТ5-1 работа разрушения поперечных образцов с трещиной в 1,6 раза выше, чем продольных. В листах сплавов ОТ4-1, ОТ4, ВТ20 удельная работа разрушения при статическом и ударном изгибе поперечных образцов с трещиной в 3,3 — 3,5 раза выше, чем продольных. При этом характер и величина анизотропии трещиностойкости сплавов с базисной текстурой [плоскость (0001) параллельна плоскости листа] определяются интенсивностью текстуры и степенью ее рассеивания. При циклическом нагружении (Я = 0,2, f~ = 10-^20 цикл/мин) образцов из сплава ОТ4-1 шириной 100 мм с прорезью в центральной части наибольшей способностью тормозить разрушение обладали поперечные образцы, наименьшей—продольные. На рис. 84 приведены кинетические диаграммы развития трещин при циклическом нагружении образцов сплава ОТ4 на воздухе. Во всем диапазоне интенсивности напряжений скорость развития трещин на продольных образцах была выше, чем на поперечных.

1. Ярема С. Я. Исследование роста усталостных трещин и кинетические диаграммы усталостного разрушения.— Физ.-хим. механика материалов, 1-978, № 4, с. 3—22.

Рис. 4. Характерные кинетические диаграммы коррозионного растрескивания (а] и коррозионной усталости (б)