Накопления односторонней

3. Усталостное. Происходит при циклическом (повторном) нагружении в результате накопления необратимых повреждений. Излом макроскопически хрупкий, однако, у поверхности излома материал существенно наклепан. Различают усталость и малоцикловую усталость.

4. Усталостное. Происходит при циклическом (повторном) нагружении в результате накопления необратимых повреждений. Излом макроскопически хрупкий, его поверх ность имеет выраженную кристалличность. Этот вид разрушения считается наиболее опасным, так как реализуется бе'-. макроскопической деформации и высоких скоростей распространения трещины.

3. Усталостное разрушение. Происходит при циклическом (повторном) нагружепии в результате накопления необратимых повреждений. Излом макроскопически хрупкий, однако, у поверхности излома материал существенно наклепай, Различают усталость и малоцикловую усталость.

В деформируемых пластически материалах усталость есть результат серии сложных процессов, первым из которых является зарождение усталостных трещин от непрерывно развивающихся полос скольжения (в качестве обзора по возможным механизмам внутреннего зарождения усталостных трещин от развивающихся полос скольжения можно указать работы [1, 18]). Такие трещины развиваются прерывисто в течение каждого цикла путем накопления необратимых пластических искажений у кончика трещины (см., например, [17]) до тех пор, пока они не станут доста-

По характеру изменения параметров элемента или системы различают внезапные и постепенные отказы. Внезапные отказы вызываются обычно причинами, которые не носят монотонного характера и действие которых проявляется внезапно во всем объеме (например, попадание стружки в патрон, которое препятствует загрузке заготовки; появление деталей с большими припусками или заусенцами, приводящее к застреванию их в лотках, поломке инструментов и т. д.). Внезапные отказы характерны для элементов радиоаппаратуры и систем управления: электронных ламп, полупроводников, резисторов, конденсаторов, особенно работающих в условиях ударов, вибраций, высоких температур. Постепенные отказы, как правило, являются следствием монотонных необратимых процессов, таких как износ, разрегулирование механизмов, старение материалов. Так, например, постепенное изнашивание уплотнений пневмоци-линдров фиксаторов, особенно при загрязнении штоков, приводит к утечке воздуха и падению давления в цилиндрах. Износ направляющих скалки питателя автооператора приводит к тому, что радиальное положение захвата автооператора с заготовкой в крайнем переднем положении становится все более неопределенным, заготовка не попадает в патрон шпинделя и блокирующее устройство выключает автооператор. Внезапные отказы большей частью являются следствием накопления необратимых изменений, которые до некоторого

Наконец, вследствие накопления необратимых изменений в элементах под воздействием нагрузок наступает период, когда сопротивляемость внешним нагрузкам заметно снижается (кривая 'Рж/А (•г) на Рис- 9, а). Случаи превышения нагрузкой сопротивляемости элементов становятся все более частыми. Особенно ярко этот процесс проявляется в так называемом усталостном раз-

2) достаточно полный учет моделью главных механизмов накопления необратимых изменений свойств элементов.

ных данных с результатами металлографических исследований можно судить о кинетике накопления необратимых изменений в структуре металла и влиянии на эти изменения окружающей среды.

Методы термодинамики дают возможность рассмотреть единую энергетическую меру накопления необратимых изменений в материалах изделия — величину энтропии.

Локальное возникновение энтропии является количественной мерой накопления необратимых изменений в материалах изделий.

Источники накопления необратимых изменений выражаются через физические свойства материалов изделий и через количественные характеристики внешних воздействий.

Запись параметров малоциклового нагружения осуществлялась вплоть до момента достижения образцом предельного состояния — образования магистральной трещины или накопления односторонней деформации. В некоторых опытах наблюдалась в процессе повторного нагружения потеря устойчивости трубчатым образцом.

ность накопления односторонней деформации; в-третьих, то, что существенным является процесс накопления односторонней деформации, а следовательно, и значительных величин квазистатических повреждений. Например, при выдержке тв = 60 мин накопленная односторонняя деформация близка к пластичности при статическом разрыве; даже для термического цикла без выдержки с умеренными скоростями нагрева и охлаждения в зоне разрушения, где локализация деформаций начинается практически с первых циклов нагружения, накапливается односторонняя . деформация порядка 7% (при долговечностях порядка JVP=103 циклов).

Основную роль в увеличении сопротивления малоцикловой усталости играют возникающие при поверхностном наклепе благоприятные остаточные напряжения сжатия. Вместе с тем необходимым условием при выборе режимов поверхностного наклепа при малоцикловой усталости является сохранение в поверхностном слое достаточной способности материала накапливать пластические деформации. Влияние остаточных напряжений от поверхностного наклепа проявляется при малоцикловых нагружениях в ослаблении процесса накопления односторонней пластической деформации и в задержке развития трещин малоцикловой усталости. Влияние изменения прочностных свойств поверхностного слоя в определенных пределах проявляется в увеличении разрушающих напряжений.

Примерно после 15 циклов нагружения определяющим становится эффект снижения напряжений оАЛ, обусловленный смещением циклической диаграммы деформирования вследствие релаксации напряжений на этапе выдержки. В результате циклическое упрочнение сплава существенно снижается, уменьшаются накопленные за цикл деформации ползучести (см. рис. 4.62, б) и затухают процессы накопления односторонней деформации ползучести.

Запись параметров малоциклового нагружения осуществлялась вплоть до момента достижения образцом предельного состояния — образования магистральной трещины или накопления односторонней деформации. В некоторых опытах наблюдалась в процессе повторного нагружения потеря устойчивости трубчатым образцом.

При дальнейшем повышении температуры испытаний до 650° С сопротивление деформированию стали Х18Н10Т при малоцикловом нагружении существенно изменяется по сравнению с температурами 20 и 450° С. Это, в основном, связано с проявлением температурно-временных эффектов, к которым в первую очередь относятся процессы ползучести и деформационного старения, существенно интенсифицирующиеся в данных условиях. При мягком режиме нагружения с треугольной формой циклов относительное время деформирования, в течение которого происходит первоначальное упрочнение материала, увеличивается (рис. 4.9, а) по сравнению с нагружением при 450° С, а интенсивность этого упрочнения зависит от уровня действующих напряжений. При этом наибольшее упрочнение достигается на меньших амплитудах напряжений (оа = 24 кгс/мм2). С увеличением последних (оа = = 30,5 -ь 34,4 кгс/мм2) стадия разупрочнения начинается сразу же после первых циклов нагружения. Характер накопления односторонней деформации в этих условиях показан на рис. 4.9, б, из которого видно, что она проявляет тенденцию к увеличению при значительных амплитудах напряжений (00 ^> 28 кгс/мм2) и сохраняется на уровне исходного накопления (в первом цикле) при их меньших значениях.

Для первого материала диапазон изменения температуры составлял 150 j± 650° С, для второго — 200 ;± 700° С. В указанных диапазонах сталь Х18Н9 является циклически стабилизирующимся материалом, сталь ЭИ-654 — циклически упрочняющимся. При принятой длительности циклов временные эффекты у стали Х18Н9 не успевают проявиться в нескольких первых циклах нагружения, сталь ЭИ-654 является деформационно нестареющей. Испытания, выполненные в соответствии с режимом а, показали, как отмечается и в работе [1]. что при совпадении конечных значений температуры в полуциклах растяжения и сжатия основные характеристики циклического неизотермического деформирования, такие, как интенсивность накопления односторонней деформации (рис. 5.4), поцикловое изменение ширины петли упруго-пластического гистерезиса (рис. 5.5) в случае мягкого нагружения и размахи напряжений для жесткого (рис. 5.6), практически не зависят от закона изменения температуры в цикле и близки к результатам испытаний при постоянной температуре. Траектории кривых деформирования определяются особенностями изменения нагрузки и температуры. При этом независимо от пути нагружения и для жесткого, и для мягкого режимов текущие точки на кривых неизотермического деформирования накладываются в пределах разброса данных на соответствующие кривые деформирования, полученные при постоянной температуре (рис. 5.7).

накопления односторонней макропластической деформации зависит не только от параметров термодеформационного цикла, но и от состояния материала, что свидетельствует о сложности этого явления.

Примерно после 15 циклов нагружения определяющим становится .эффект снижения напряжений оАг, обусловленный смещением циклической диаграммы деформирования вследствие релаксации напряжений на этапе выдержки. В результате циклическое упрочнение сплава существенно снижается, уменьшаются накопленные за цикл деформации ползучести (см. рис. 4.62, б) и затухают процессы накопления односторонней деформации ползучести.

Как показали исследования, испытания проводились на образцах трубчатой формы (рис. 2.1) с использованием оборудования, описанного в гл. 2 [31—33, 37—39], при одночастотном мягком нагружении (частота около 1 цикл/ мин, Т = 650° С) в течение первых циклов материал (сталь Х18Н10Т) упрочняется и деформирование сопровождается уменьшением циклической пластической деформации 6fc (рис. 5.8, а), причем интенсивность упрочнения зависит от уровня действующих напряжений. При этом стадия упрочнения при меньших амплитудах действующих напряжений (аа — 240 МПа) протекает более длительное время, чем при больших напряжениях. С увеличением уровня напряжений (аа = = 300 -т- 340 МПа) стадия разупрочнения (увеличение ширины петли гистерезиса) начинается сразу же после первых циклов нагружения. Характер накопления односторонней деформации в этих условиях практически сохраняется (рис. 5.8, б), увеличиваясь с ростом амплитуд напряжений (о„ = 28 кг/мм2) и сохраняясь на уровне исходного значения (в первом цикле) с их уменьшением.