Приложенных напряжений

вреждениях. При этом электрохимический метод, по сути, является разрушающим, так как при многократном воздействии на поверхность образца электролита происходят значительные необратимые изменения структуры его материала. Кроме того, этот метод не может быть использован при исследовании коррозионной усталости. Метод магнитных шумов,, :отя и не оказывает разрушающего действия на структуру материала, отличается сложностью задачи разделения влияния на контролируемые параметры таких факторов, как остаточные и приложенные напряжения, размер зерна, текстура, состав и структура материала. Практически невозможно исследование этим методом слабомагнитных и немагнитных мате риалов. Известны и другие методы оценки усталостной долговеч ности (по изменению удельного электрического сопротивления, п-образованию и накоплению мартенс1"'ной составляющей в структуре аустенитных сталей), которые дают, однако, также только косвенную оценку происходящих в материале тонких структурных изменений.

. Ухудшение механических свойств тем сильнее, чем хуже вакуум, выше температура испытания и больше приложенные напряжения. Разрушение образцов в плохом вакууме наблюдается по границам зерен вследствие преимущественной межкристаллитной диффузии атомов из газовой среды [1]. В этих условиях происходит преимущественное окисление по границам зерен.

трещины. В общем случае концентрации напряжений вследствие различия термоупругих свойств присущи большинству композитных материалов. Решения в явном виде, определяющие приложенные напряжения, при которых впервые появляются трещины, в зависимости от размера частицы будут сложными.

Следует обратить внимание на то, что приложенные напряжения, при которых впервые появляются трещины, не обязательно должны совпадать с разрушающими. После того как связанная с частицей концентрация энергии деформации снимается при растрескивании, размер вновь образованной трещины должен стать достаточно большим, чтобы удовлетворить условию разрушения Гриффитса. Таким образом, возможно, что в композите до достижения критического приложенного напряжения, вызывающего разрушение, может образоваться большое количество трещин. Для исследований этих процессов может быть полезен метод акустической эмиссии.

Под действием приложенных и остаточных напряжений изменяются магнитные характеристики ферромагнитных материалов. В случае неоднородной деформации ферромагнитных тел остаточные и приложенные напряжения изменяются в сечении образца от точки

ном испытании энергия. Если доля кристаллической составляющей на поверхности излома Шарпи составляет менее 70%, то хрупкое разрушение сколом данной стали в эксплуатационных условиях маловероятно, если только приложенные напряжения не превосходят половины предела текучести [39]. Критерий установления Гкр при 70% кристаллического излома является одним из самых жестких. К нему близко стоит определение критической температуры хрупкости Ткр, соответствующей уровню работы распространения трещины ар=2 кгс-м/см2. Из стандартных методик к ним приближается оценка критической температуры хрупкости на образце типа IV (ГОСТ 9454—60) при уровне aHlv=2,5 кгс-м/см2.

Из проведенного обсуждения следует, что величина остаточных напряжений, индуцированных термически или вызванных ростом оксида, может быть порядка напряжения пластического течения материала при соответствующей температуре, а тип напряжения определяется приближенными соотношениями (14) —(17). Эти напряжения накладываются на любые внешние приложенные напряжения, что следует учитывать при рассмотрении влияния окисления или образования окалин на механические свойства сплавов (если, конечно, оксидные пленки прочно связаны с подложками) [134].

3. Уровень пороговых напряжений, определенный на гладких образцах, не может быть использован для того, чтоб.ы определить, сможет ли коррозионная трещина расти в образце, имеющем надрез или трещину, или в металле с дефектами структуры (надрез, трещина или дефект способствуют локализации напряжений на уровне более высоком, чем минимальные приложенные напряжения).

Рис. 68. Сравнение гладких образцов (высотные кольцевые образцы из плиты) из различных алюминиевых сплавов по сопротивлению КР в ингибирующей красной дымящей азотной кислоте (/) при 74 "С ив растворе 3,5% NaCl (//) при переменном погружении [92]: а и О0 2— приложенные напряжения и предел текучести:

Исходя из представлений кинетической теории прочности, величину у считают показателем того, что на межатомные связи действуют не средние приложенные напряжения а, а существенно (примерно в 100 раз) большие локальные перенапряжения, возникающие на неоднородностях структуры, причем такими ;не-однородностями могут быть скопления дислокаций на границах блоков (областей, относительно свободных от дислокаций, разделенных границами с высокой плотностью дислокаций).

Рис. 3. Временные зависимости деформации ползучести е бронзы БрБНТ 1,9 при 20 (1), 100 (2) и ISO "С. (3) после закалки и старения при ЗОо "С, 3 ч. Приложенные напряжения: - 0,8а002 = 500 МП»;

свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопической деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома. Коррозионные среды не изменяют макрофрактографический характер усталостных изломов, хотя механизм усталостного и коррози-онно-усталостного разрушения существенно отличается.

Прочность металлов в среднем на два порядка меньше теоретической прочности бездефектного кристалла сттеор (сгтеор « 0,1-Е). Такое различие обусловлено тем, что термодинамически вероятно наличие в металле достаточно высокой плотности дефектов кристаллического строения еще до деформации. Пластичность - как свойство подвергаться остаточному формоизменению - реализуется при деформации путем скольжения (трансляционного и зернограничного) и двойникования структурных элементов. Причем процесс скольжения не является результатом одновременного смещения атомов соседей. Процесс скольжения осуществляется путем последовательного смещения отдельных групп атомов в областях с искаженной решеткой. Нарушение кристаллической ре-шетЬси означает, что их атомы выведены из положения минимума потенциальной энергии. Поэтому для их смещения требуется меньше энергии и напряжения. Наиболее распространенными дефектами кристаллической решетки являются линейные дефекты - дислокации (винтовые и краевые). Под действием приложенных напряжений про-

В случае когерентных частиц избыточной фазы дислокации под действием приложенных напряжений перерезают или огибают эти частицы, что зависит от их размеров, прочности и расстояния между ними.

Приложение нагрузки к сварным соединениям осуществляют растяжением или изгибом элементов. Суммирование остаточных и приложенных напряжений вызывает пластические деформации удлинения и после снятия нагрузки снижение максимальных напряжений.

незакрепленных, способных к скольжению дислокаций при действии сравнительно невысоких напряжений обусловливает МПД. Особенно высока, плотность дислокаций в свежезакаленном мартенсите. Значение МПД лежит в диапазоне 10~6...10~4 и проявляется при напряжениях выше предела неупругости или микроскопического предела текучести ал (рис. 13.28). Процесс МПД — термически активируемый, т. е. его скорость зависит от температуры и значения приложенных напряжений. После «отдыха» способность закаленной стали к МПД исчезает. Конечные высокая твердость и предел текучести закаленной стали — результат старения, при котором происходит закрепление дислокаций атомами углерода. Особенности развития МПД достаточно хорошо объясняют приведенные выше закономерности замедленного разрушения.

го излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома.

Рассматривая влияние механических напряжений на протекание коррозиоши.* процессов, следует особо остановиться на специфическом виде нагруаеиия, когда приложенная нагрузка циклически изменяется во времени. Такой вид нвгрушния и разрушения в присутствии коррозионно-актийной среды подучил название коррозионной усталости. Анализ многочисленных теоретических и опытных данных показывает, что основными факторами, определяющими степень воздействия среды, являются скорость деформирования и величина приложенных напряжений за один цикл. В общем случае эффективность воздействия сред* Судет максимально»; при определённом сочеааниЕ

Известно, что воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла — твердость, пределы текучести и прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя локальное электрохимическое растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия зависит от соотношения величины приложенных напряжений к пределу текучести.

В [50] для оценки ресурса работы оборудования предлагают экспресс-метод определения длительной прочности материалов в серовод ородсодержащих средах, который основан на функциональной зависимости их долговечности т от величины приложенных напряжений а: т = /Хст).

В 1913 году в своей работе в журнале Transactions of the Institution of Naval Architects С. Инглис показал, что любые геометрические нерегулярности (отверстия, острые углы, трещины и т. п.), которые ранее не принимались во внимание, могут очень резко повышать локальные напряжения в узкой области. Вблизи отверстий и вершин надрезов напряжения могут превышать разрушающее напряжение материала, даже если общий уровень напряжений достаточно мал и конструкция представляется абсолютно безопасной. Почти любые отверстия, трещины и изломы очертаний твердого тела, непрерывного в других отношениях, вызывают локальное повышение напряжений. На рисунке 2.1.1, а показана однородная гладкая пластина при одноосном растяжении. Штриховые силовые линии (траектории напряжения), пересекающие пластину, показывают направления приложенных напряжений.

Наиболее структурно-чувствительными являются магнитные параметры ферромагнитных металлов. За счет действия приложенных напряжений (оь) возникает наведенная магнитная анизотропия. Характер возникающей анизотропии зависит от знака магнитострикции насыщения (1$) материала. Если произведение As • <т0 > 0, то наведенная анизотропия совпадает с направлением действующих напряжений, при этом увеличивается объем доменов с продольной намагниченностью. Если произведение AS • a