Материала структура

Симметричное сечение балок из хрупкого материала становится нерациональным, так как оно не отвечает требованию равнопроч-ности сжатой и растянутой областей. Материал в зоне сжатия оказывается в сильной степени недогруженным. Учитывая зто, следует выбирать сечение балки несимметричным относительно его нейтральной оси, причем, располагать его надо так, чтобы в зоне сжатия напряжения были выше, чем в зоне растяжения (рис. 2.110, е). Осуществить зто можно, располагая сечение таким образом, чтобы растянутые волокна были приближены к центру тяжести сечения.

Обусловленность начала ротационной неустойчивости связана с возрастающим масштабным уровнем локализации деформации и разрушения материала и достижением некоторой величины прироста трещины в цикле нагружения. С этого момента ротационная неустойчивость, являясь аккомодационным актом накопления повреждений без нарушения сплошности материала, становится определяющим процессом пластической деформации у кончика трещины. Возникает возможность поглощать больше энергии у вершины трещины без значительного увеличения размера зоны пластической деформации, что снижает темп подрастания трещины в цикле нагружения.

В полуцикле разгрузки образца материал в вершине усталостной трещины и за ней находится под действием остаточных растягивающих напряжений [151]. Перед вершиной трещины материал находится под действием сжимающих напряжений. В такой ситуации вполне естественно ожидать реализации дислокационной трещины перед вершиной трещины на некотором расстоянии от нее и разрыва соединяющей их перемычки, как это рассмотрено в работе [64]. Возникновение дислокационной трещины перед вершиной магистральной трещины (рис. 3.26) обусловлено тем. что наибольшее перенапряжение материала в цикле нагружения достигается именно на некотором расстоянии перед вершиной трещины на восходящей ветви нагрузки, где имеет место объемное напряженное состояние. Ориентировка полос скольжения для рассматриваемой ситуации соответствует возникновению дислокационной трещины в момент перехода от восходящей к нисходящей ветви нагрузки. В связи с этим последующее формирование свободной поверхности в результате разрушения материала становится естественным в резуль-

Начиная с некоторой стадии ползучести, основным механизмом разупрочнения материала становится процесс образования и развития трещин [41]. Время возникновения макротрещин и кинетика их развития, скорость и характер распространения, количество, последовательность возникновения определяются помимо структуры материала уровнем температуры и напряжения. Повышение напряжения уменьшает относительное (как доля от общей долговечности) время жизни образца с трещиной ттр. Так, относительное время жизни образцов от момента образования трещины протяженностью 0,01 мм до полного разрушения в высокожаропрочном деформируемом никелевом сплаве ЖС6КП при температуре испытания 980°С составляло при напряжениях 0,16, 0,18, 0,19, 0,20, ГН/м2 60, 36, 28, 22% соответственно.

С повышением температуры азотирования скорость диффузии азота вглубь сильно возрастает, понижая концентрацию азота на поверхности. Твердость материала становится ниже, что объясняется образованием более крупных нитридных частиц. Глубина слоя становится больше.

Предполагается, что в результате локализованной (вероятно, в микроскопических объемах) пластической деформации возможно локальное повышение температуры до такого уровня, когда прочность материала становится меньше, чем при средней температуре испытания, в результате чего возникает внезапное скольжение или увеличение деформации в этом локализованном участке. Быстро двигаясь, полоса скольжения достигает участка с относительно низкой средней температурой испытания и останавливается из-за более высокой прочности материала при этой температуре. Прерывистое скольжение постепенно увеличивается в размерах по мере увеличения разницы температур, при этом все большие объемы материала вовлекаются в пластическую деформацию.

Концентрированные сильные кислоты при высоких температурах разрушают искусственный графит. При этом образуется угольная кислота и поверхность материала становится ноздреватой. Графит окисляется силыюокисляющими агентами (при умеренной температуре), такими как смесь бихромата калия с фосфорной кислотой и хлористого калия с азотной кислотой.

Для идеально пластичного материала с физическим пределом текучести (до начала упрочнения) в качестве критерия пластичности можно воспользоваться критериями Мизеса или Треска. При учете пластического упрочнения задача о пластическом поведении материала становится гораздо более сложной и пока находится в стадии изучения.

Как уже было нами показано, при изотропном напряженном состоянии (GI — а2 = 0) порядок полос равен нулю [уравнение (3.8)]. Принцип компенсации путем растяжения или сжатия пластинки из оптически чувствительного материала становится

Прежде всего особо рассмотрим случай, когда разрушение внешней поверхности отсутствует (т = 0), а ее температура после некоторого начального периода разогрева фиксируется на постоянном уровне Тр= = const. Формального «установления» теплового режима в теле не происходит, однако со временем изменение глубины прогрева теплозащитного материала становится автомодельным 6г~ V t. Наличие начального периода, когда температура поверхности отличалась от постоянного значения Тр, приводит к тому, что автомодельный режим устанавливается не сразу, а по истечении определенного времени т.. Это время отвечает периоду сглаживания возмущений температурного поля, обусловленных начальными условиями. Численное интегрирование позволило оценить время запаздывания т., при постоянном тепловом потоке

В то же время реакционная поверхность частиц (м2/кГ) увеличивается, поскольку они малы по размерам и в меньшей степени касаются друг друга. Процесс образования псевдо-ожиженного слоя можно представить следующим образом: при малом давлении газа, поступающего снизу в слой, газ фильтруется через слой, состоящий из неподвижных зерен, аналогично' фильтрации газа через пористое твердое тело. По мере увеличения давления газа зерна слоя как бы раздвигаются. При этом между зернами образуются газовые прослойки, вследствие чего объем слоя увеличивается, а контакт между зернами уменьшается. В результате наступает режим спокойного псевдоожижения, при котором перемешивание материалов и газа незначительно, а существенные проскоки газа через слой отсутствуют. При дальнейшем увеличении расхода проходящего через слой газа движение газов и материала становится неустойчивым и сопровождается выбросами не только отдельных кусков зерен,, но и их скоплений (комков).

Для различных веществ коэффициент теплопроводности X различен и в общем случае зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Все вместе взятое сильно затрудняет выбор правильного значения коэффициента теплопроводности. Поэтому при ответственных расчетах значение коэффициента теплопроводности следует определять путем специального изучения применяемого материала. В технических же расчетах значения коэффициента теплопроводности обычно принимаются по справочным таблицам. При этом надо следить лишь за тем, чтобы физические характеристики материала (структура, плотность, влажность, температура, давление) были соответственны. Так как при распространении тепла температура в различных частях тела различна, то в первую очередь важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Для большого числа материалов эта зависимость оказывается почти линейной, т. е.

сти, давления и температуры. Все вместе взятое затрудняет выбор правильного значения коэффициента теплопроводности. Поэтому при ответственных расчетах значение коэффициента теплопроводности следует определять путем специального изучения применяемого материала. В технических же расчетах значения коэффициента теплопроводности обычно берутся по справочным таблицам. При этом надо следить лишь за тем, чтобы физические характеристики материала (структура, плотность, влажность, температура, давление) были соответственны. Так как при распространении теплоты температура в различных частях тела различна, то в первую очередь важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Для большого числа материалов эта зависимость оказывается почти линейной, т. е. можно принять

Структура рассматриваемого управляющего параметра соответствует условию пропорциональности СРТ ее длине, и оно соответствует экспериментальным исследованиям [8, 9], в которых было показано, что скорость роста трещины зависит от действующего напряжения о03. Управляющий параметр (5.4) зависит от различных факторов, характеризующих свойство материала затрачивать энергию на пластическую деформацию и разрушение в цикле приложения нагрузки.

Металлографическим исследованием было установлено, что продольная несплошность представляет собой дефект материала типа "волосовины". По границам несплошности были выявлены признаки обезуглероживания материала. Структура материала трубы на удалении от несплошности была удовлетворительной.

Только в некоторых случаях, таких, как появление нераспространяющихся усталостных микротрещин в гладких деталях из материалов, обладающих физическим пределом выносливости, или при кручении гладких деталей проявляется влияние собственно свойств и структура материала.

Структура материала оказывает тем более заметное влияние на задержку роста усталостной трещины, чем меньше размер зерна и больше различие прочностных характеристик отдельных составляющих структуры. Формирование физического предела выносливости, например, происходит при достижении в материале под нагрузкой равновесия двух процессов: 1) образования и роста трещины в составляющих структуры, обладающих наименьшим сопротивлением усталости, и 2) торможения трещины в элементах структуры с наибольшим пределом выносливости.

скоростью деформирования разделяются на плоскости (Т, е) на две области: первая — область низкой скорости деформации и повышенных температур — соответствует изменению структуры материала, вызванного действием процессов упрочнения и разупрочнения, вторая — область высоких скоростей деформации и пониженных температур, здесь структура определяется только развитием процессов упрочнения. Такое влияние проявляется наиболее отчетливо в области температур рекристаллизации: при высокой скорости деформации влияние процессов рекристаллизации несущественно и сопротивление определяется процессами упрочнения; с понижением скорости деформации процессы рекристаллизации понижают сопротивление деформации. Поскольку процессы релаксации в материале имеют место и при значениях температуры, значительно ниже значений температуры рекристаллизации, зависимость структуры материла от истории нагружения проявляется в широком диапазоне температур.

Таким образом, изменение сопротивления материала пластическому деформированию определяется действием двух факторов — изменениями структуры материала и величины вязкой составляющей сопротивления (влияние истории нагружения на начальном участке деформирования, проявляющееся в эффектах задержки текучести [69, 273] в данном случае не рассматривается). Исследование влияния истории нагружения на сопротивление материала деформации требует раздельного изучения влияния этих факторов, что связано с серьезными трудностями. Представляется перспективным использование для этой цели испытаний с резким изменением скорости деформации [50, 170, 292]. Изменение сопротивления с ростом скорости деформации в этом случае связано с проявлением вязких свойств материала (структура вследствие кратковременности процесса практически не изменяется).

Анализ экспериментального материала. Структура зоны горения

лы имеют возможность большего поглощения энергии без разрушения. Поэтому рабочие лопатки турбин насыщенного пара с целью повышения их эрозионной стойкости должны выполняться из материалов, обладающих хорошими пластическими свойствами и высокой твердостью. Очевидно, не следует добиваться увеличения твердости за счет снижения пластичности материала. Структура лопаточных материалов должна быть мелкозернистой и не должна иметь резких перепадов микротвердостп.

Обрабатываемость конструкционных материалов, как правило, сравнивается с обрабатываемостью эталонного материала (сталь 45), принимаемого за материал средней обрабатываемости. В табл. 6.1 указано примерное распределение конструкционных материалов по степени их обрабатываемости. На обрабатываемость материалов влияют химический состав материала, структура материала, физико-механические свойства материала, тепло-физические свойства материала.