Разрушение структуры

При обычной термической обработке (закалка + отпуск) прочность определяется содержанием углерода и температурой отпуска. Прочность снижается по мере повышения температуры отпуска (рис. 299). Из рис. 299 видно, что при отпуске 200°С* получаем прочность порядка 180 кгс/мм2, т. е. обычные среднеуглеродистые (0,3—0,4%С) стали, обработанные путем закалки и низкого отпуска, имеют прочность в пределах 170— 200 кгс/мм2 (см. рис. 299). Однако упрочнение за счет повышения содержания углерода имеет свой предел (0,4%), при более высоком содержании углерода прочность не возрастает, значение ав становится нестабильным (рис. 301). Это объясняется тем, что простое увеличение углерода приводит к повышению порога хладноломкости и при ав>200 разрушение становится почти полностью хрупким.

Разрушение при действии переменных напряжений ст на участке АВ имеет статический характер, т.е. такой же, как и при однократном разрушении: с образованием шейки и исчерпанием всей пластичности материала (для гладких образцов участок АВ простирается до 103 - 106 циклов, а остро надрезанных - до 102 - 104 циклов). На участке ВС характер разрушения меняется с увеличением числа циклов и понижением амплитудного напряжения ACT, макропластиче-ская деформация постепенно уменьшается и исчезает, а разрушение становится типично усталостным, т.е. происходящим в результате образования и распространения усталостной трещины. От приложения переменных напряжений в металле постепенно накапливаются повреждения, перехо-

Структурные признаки термоусталостного разрушения в значительной степени определяются размахом деформации Де, реализуемой в каждом цикле. Подобно влиянию максимальной температуры цикла, влияние Де различно в области малых (0,2—1,0%) и 'больших (3—4%) значений размаха деформации. При малых значениях Де долговечность велика, и разрушение имеет все признаки усталостного, хотя и несколько иные, чем при механической усталости (большая сглаженность рельефа в термоусталостной зоне, в большинстве случаев — мно-жество очагов разрушения и др.). С увеличением Де разрушение становится смешанным, а при Де = 3-=-4% .признаки устало-сти отсутствуют. Число циклов до разрушения при этом обычна составляет 10—100.

Сплав ЖС6К испытывали по режиму 100ч=^900°С при постоянной жесткости нагружающих элементов; выдержка в цикле составляла 0; 1,5 и 10,7 мин. Характер развития трещин показан на рис. 45,а, б, в. С увеличением выдержки в материале интенсивно развиваются процессы разупрочнения и окисления; увеличивается число сопутствующих трещин. Тонкие трещины, развивающиеся при тв = 0, проходят по телу зерен. Они ориентированы нормально направлению действующей нагрузки. •С увеличением выдержки до тв=1,5 мин (рис. 45,6) число сопутствующих трещин возрастает, увеличивается их ширина, трещины разветвляются по границам зерен, а разрушение становится смешанным: примерно третья часть общего числа трещин

Ясно, что разрушение становится хрупким, когда предел текуче-

При обычной термической обработке (закалка + отпуск) прочность определяется содержанием углерода и температурой отпуска. Прочность снижается по мере повышения температуры отпуска (рис. 299). Из рис. 299 видно, что при отпуске 200°С* получаем прочность порядка 180 кгс/мм2, т. е. обычные среднеуглеродистые (0,3—0,4 %С) стали, обработанные путем закалки и низкого отпуска, имеют прочность в пределах 170— 200 кгс/мм2 (см. рис. 299). Однако упрочнение за счет повышения содержания углерода имеет свой предел (0,4%), при более высоком содержании углерода прочность не возрастает, значение ов становится нестабильным (рис. 301). Это объясняется тем, что простое увеличение углерода приводит к повышению порога хладноломкости и при сгв>200 разрушение становится почти полностью хрупким.

В отдельных случаях, однако, переход разрушений в шов сопровождается заметным снижением уровня длительной прочности и пластичности. На рис. 40 приведены зависимости длительной прочности и пластичности сварного соединения стали 1Х12В2МФ (ЭИ756) со швом типа ЭФ-ХИВМФН. По длительной прочности металл шва несколько уступает основному металлу. В условиях испытания при 580° С длительностью до 500—1000 ч как стандартные, так и большие образцы разрушаются пластично по основному металлу. При большем времени испытания разрушение становится хрупким, переходя в шов вблизи границы сплавления. Характерным является то обстоятельство, что экспериментальные точки для больших и стандартных образцов хорошо укладываются на одной общей кривой, свидетельствуя об отсутствии влияния масштабного фактора. Можно высказать предположение, что данный характер разрушения обусловлен повышенной склонностью высокохромистого металла шва к концентрации напряжений, возникающей при растяжении вблизи границы сплавления из-за меньшей прочности шва по сравнению со сталью.

В соответствии с изменением механических свойств меняются и жаропрочные свойства сварных соединений, оцениваемые по результатам их испытания на длительную прочность. При высокой исходной прочности заготовок и низком отпуске после сварки при 700° С — 5 ч кривые длительной прочности сварных соединений идут выше соответствующих кривых высокоотпущенного состояния (рис. 112, б). По уровню прочности сварные соединения низкоотпущенных вариантов на 10—15% ниже прочности основного металла, обработанного по тому же термическому режиму. При длительности до разрушения в пределах 103 ч изломы проходят пластично при удовлетворительной величине относительного сужения. В то же время, когда длительность испытания составляет уже несколько тысяч часов, пластичность образцов резко снижается и их разрушение становится хрупким. Поэтому обработка стали и сварного соединения на высокую прочность может рекомендоваться лишь применительно к установкам кратковременного действия со сроком работы до нескольких тысяч часов. В этом случае, несмотря на имеющееся разупрочнение сварного соединения, абсолютное значение его прочности будет достаточно высоким при сохранении удовлетворительной пластичности.

Ударная вязкость значительно изменяется при понижении температуры (в условиях, когда вязкое разрушение становится хрупким). Поэтому испытания на ударную вязкость используют для определения хладноломкости, т. е. перехода стали из вязкого в хрупкое состояние при пониженных температурах.

что это разрушение становится особенно интенсивным, когда деформации становятся равными или превосходят деформации, отвечающие максимумам зависимостей 0 (у) и т (у). По аналогии с понятием предела сдвиговой прочности, получаемое при у = const максимальное значение а представляет предел нормальной прочности (0„). В узком интервале скоростей деформаций зависимость 0rt (у) описывается степенной функцией, подобной функции ауст (у), где ауст — значения 0 на установившихся режимах течения.

На рис. 5.23 приведены фотографии микроструктуры сплава ВТ14 после нагружения. При температуре —196 .. .0 °С (рис. 5.23, а) микротрещины размером порядка 100 мкм зарождаются вдоль выделенной «-фазы на границах зерен. Разрушение носит хрупкий характер. При 400 °С и выше (см. рис. 5.23, б) разрушение становится вязким. Возникающие поры вырастают в полости произвольной формы. Наблюдение за ростом пор при металлографическом исследовании образцов после нагружения ударными волнами с возрастающей от опыта к опыту амплитудой оет дает возможность оцейить микроскопическую вязкость (х материала при повышенных температурах. По данным [86] ,

плоскостям; двойникование кристаллов; отклонение атомов от правильного расположения в решетке и их теплового движения; разрушение структуры.

Смещение кристаллических зерен сопровождается частичным нарушением связей, появлением различных дефектов структуры (дислокаций, вакансий), увеличением их плотности. В результате при возрастании напряжений при многократном их повторении происходит объединение дефектов, появляются микротрещины, разрыхление и разрушение структуры.

В реальных трибосистемах интенсивность процессов накопления дефектов и увеличения плотностей внутренней энергии и энтропии всегда выше, и с течением времени названные термодинамические параметры достигают критических значений, при которых наступает разрушение структуры поверхностного слоя. Эта закономерность является общей для всех нагруженных деформируемых твердых тел независимо от их природы.

ДЕСТРУКЦИЯ (от лат. destructio) — разрушение структуры чего-либо, напр. Д. полимерных материалов или Д. земной поверхности. Д. находит применение в пром-сти, напр, при деструктивной гидрогенизации углей.

а) Разрушение структуры поверхностного слоя

же разрушение структуры поверхностного слоя происходит и при других видах обработки поверхностей деталей машин (шлифовании, хонинге и т, д.). При этом глубина слоя с разрушенной структурой зависит как от вида

а) Разрушение структуры поверхностного слоя 11

нитах протекает менее интенсивно, в связи с чем и условия жизнедеятельности микроорганизмов менее благоприятны, чем на анионитах. Однако при Na-катионировании регенерация растворами поваренной соли не оказывает такого эффективного стерилизующего воздействия на 'ионит, как пропускание щелочи или кислоты. Вследствие этого возможно разрушение структуры Na-катионита и развитие в толще загрузки бактериальных образований. Последствиями этого являются снижение технологических показателей, повышение гидравлического сопротивления фильтров, увеличение обсемененности воды и содержания в ней МС>2~ и N03~, причем интенсификация жизнедеятельности микроорганизмов наблюдается в период простоев водоподготовительных установок. Поэтому для нормальной эксплуатации установок Na-катио-нирования на сточной воде периодически необходимо проведение профилактических мероприятий.

Теория опирается на следующую основную гипотезу: основная роль случайных турбулентных пульсаций в потоке со сдвигом состоит не в непосредственном и локальном переносе осредненного импульса, как предполагалось в классических теориях, а в порождении сильной трехмерной неустойчивости структуры подслоя, которая была обнаружена Клайном и его сотрудниками. Эта неустойчивость в свою очередь вызывает быстрое разрушение структуры потока в подслое, которое повторяется во времени и пространстве на всей поверхности, обтекаемой турбулентным пограничным слоем. Для простоты это явление рассматривается в виде следующей модели: имеется правильная система областей, в которых происходит разрушение структуры подслоя и которые более или менее равномерно расположены на поверхности. Эта система движется вниз по потоку с характерной скоростью, равной скорости перемещения турбулентных возмущений в слое (т. е. примерно 80% скорости вне пограничного слоя).

Всегда следует стремиться применять канавки прямоугольного сечения или канавки прямоугольного сечения с наклонными боковыми стенками. Для упрощения обработки угол наклона стенок можно взять равным 5°. Такие формы канавок, как V-образные, круглого сечения или другие необычные, приводят к сокращению срока службы уплотнительных колец. Вследствие значительных напряжений и усилий, возникающих в некоторых местах поперечного сечения кольца, в таких канавках появляется полное разрушение структуры резины, потеря эластичности и снижение модуля упругости при сжатии, что сопровождается существенной остаточной деформацией и искажением формы. В прямоугольной канавке напряжения распределяются равномерно по всему поперечному сечению.

Если в трубопроводе застыл высоковязкий, но не парафинистый мазут, то выдавить его можно различным давлением. От величины давления будет зависеть только время, необходимое для проталкивания. При парафинистых же мазутах нужно разрушить образовавшуюся структуру, а для этого необходимо достаточно высокое давление (рис. 2). При этом необходимо иметь в виду, что давление, приложенное к началу трубопровода, не передается сразу по всей длине линии. Сначала затрачивается некоторая энергия на разрушение структуры на каком-то начальном участке, и только после этого давление продолжает распространяться дальше. Поэтому, если сразу не произойдет подвижка мазута, то нельзя считать, что приложенное давление для этого недостаточно. Надо выждать некоторое время, и тогда может оказаться, что при данном давлении