Разрушению возрастает

УСТАЛОСТЬ материалов - изменение механич. и физ. св-в материала в результате действия многократных знакоперем. (циклич.) или однозначных, нередко вибрирующих нагрузок, приводящее к его прогрессирующему разрушению. Сопротивление У. характеризуется пределом выносливости (пределом У.), т.е. наибольшим напряжением, к-рое может выдержать материал без разрушения при заданном числе циклич. воздействий. Зависимость между числом

РАЗРУШЕНИЮ СОПРОТИВЛЕНИЕ — напряжение, при к-ром происходит разрушение тела. Различают 2 осн. хар-ки Р. с.; сопротивление срезу и сопротивление отрыву. Р. с. определяется локальными условиями (б. ч. неизученными) и потому экспериментально определяемое Р. с. является лишь средней технич. хар-кой.

УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛА — изменение состояния металла в результате многократного (циклического) деформирования, приводящее к его прогрессирующему разрушению. Сопротивление усталости характеризуется пределом выносливости, т. е. наибольшим напряжением, к-рое может выдержать металл без разрушения заданное число раз (для

и —7,2%, так как CT_J и 5К по своей физической природе являются однородными характеристиками, оценивающими сопротивление разрушению.

Рассмотренные выше особенности длительного малоциклового нагружения относятся как к изотермическим, так и к неизотермическим условиям. Вместе с тем применительно к неизотермическим условиям нагружения следует дополнительно отметить большое влияние соотношения циклов нагрева и охлаждения и циклов нагружения и разгрузки на сопротивление деформированию и разрушению.

Сопротивление неизотермическому малоцикловому деформированию практически не изучено, хотя существует ряд предложений по уравнениям состояния, подлежащих экспериментальной проверке. Сопротивление разрушению в этом случае изучалось весьма подробно при испытаниях на термическую усталость. Основная особенность таких испытаний состоит в создании нагрузок на образец за счет температурного расширения его при циклическом нагреве (охлаждении) в заданном диапазоне температур. При этом не обеспечивается идентичность деформирования на разных уровнях деформаций и в зависимости от числа циклов и, самое главное, нагружение может быть осуществлено только по одной схеме, не выявляющей всех особенностей циклического деформирования и разрушения.

Прочность при этом характеризуется сопротивлением пластическим деформациям или сопротивлением разрушению.

Прочность при этом характеризуется сопротивлением пластическим деформациям или сопротивлением разрушению.

где пт — запас прочности (см. стр. 538). Сопротивление 'разрушению при различных типах напряженных состояний определяется механическими свойствами и условиями прочности в зависимости от возможного характера разрушения. При этом следует различать два основных вида разрушения: 1) хрупкое, протекающее без значительных пластических деформаций, и 2) вязкое, сопровождающееся пластическими дефор^ маниями. Один и тот же материал в зави-

Согласно этой формуле, хрупкая прочность возрастает с уменьшением размера зерна. Этот вывод имеет экспериментальное подтверждение (рис. 7.4), полученное при изучении влияния величины зерна феррита на сопротивление хрупкому разрушению (сопротивление отрыву Sotp).

Понижение температуры практически не изменяет сопротивления отрыву SOT (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации сгт (предел текучести). Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разрушаться хрупко. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях меньших, чем предел текучести. Точка t пересечения кривых 5ОТ и сгт, соответствующая температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому, получила название критической температуры хрупкости или порога хладноломкости (/,,. х). Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. С увеличением остроты и глубины надреза склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор).

Холодные трещины — один из случаев замедленного разрушения «свежезакаленной» стали. Закономерности замедленного разрушения следующие: 1) разрушение носит межкристаллический характер; 2) разрушение происходит через некоторый инкубационный период после приложения нагрузки при условии деформирования с малыми скоростями (ё ^ 10~4 с ) или действия постоянного усилия; 3) сопротивляемость замедленному разрушению значительно меньше кратковременной прочности и зависит от времени действия нагрузки (рис. 13.27); 4) сопротивляемость замедленному разрушению стремится к некоторому минимальному значению (0р.тт), которое соответствует периоду времени 10...20 ч после окончания термического воздействия и приложения минимальной разрушающей нагрузки; затем сопротивляемость разрушению возрастает в течение от 1 сут до 10 сут в результате так называемого процесса «отдыха»; 5) склонность к замедленному разрушению полностью подавляется при охлаждении ниже 200 К, восстанавливаясь при последующем нагреве до нормальной температуры, заметно ослабляется при нагреве до 370...420 К и полностью исчезает при нагреве до 470...570 К.

Явление X. нельзя связать с действием к.-л. одного фактора; из внешних факторов решающее значение имеют понижение темп-ры, увеличение скорости деформирования и вид (степень жесткости) напряженного состояния, к числу внутр. факторов относятся тип кристаллич. решетки (точнее, межатомное расстояние, характеризующее «тесноту квартиры» для обитания примесных атомов или соединений), загрязненность металла чужеродными атомами или примесями, структура и величина зерна (чем крупнее зерно, тем ниже сопротивление отрыву), хим. состав и нек-рые технологич. факторы, влияющие не только на структуру, но и на состояние поверхности (напр., наклеп, остаточные напряжения). Особое место занимает масштабный фактор •— при увеличении размеров детали склонность к хрупкому разрушению возрастает, что может быть связано как с увеличением запаса упругой энергии, так и с возрастанием вероятности наличия в детали опасного дефекта типа трещины. Мн. металлы с объемноцентрированной или гексагональной решеткой особенно склонны к хрупкому разрушению при понижении темп-ры. Однако эту особенность следует связывать не с типом решетки как таковым, а с тем, что у таких металлов мал период кристаллич. решетки (сравнительно тесная «атомная квартира»), в результате чего посторонние атомы, особенно атомы внедрения и примеси, сильно искажают кристаллич. решетку. Поэтому сжатие решетки при охлаждении таких металлов приводит к резкому повышению предела текучести, согласно же схеме Иоффе явление X. проявится тем сильнее, чем круче

При увеличении размеров резьбовых деталей склонность к хрупкому разрушению возрастает, что может быть связано с повышением запаса упругой энергии, а также с вероятностью наличия в болте опасного дефекта в виде трещины. С увеличением диаметра болтов из стали 45 от 6 до 24 мм критическая темпера-

(рис. 57). Понижение температуры практически не изменяет сопротивления отрыву (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации схт (предел текучести). Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разрушаться хрупко. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях, меньших, чем предел текучести. Точка пересечения кривых сгт и S0Tp. соответствующая температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому, получила название критической температуры хрупкости, или порога хладноломкости (tn, х). Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. С увеличением остроты и глубины надреза склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор).

Менее ясно влияние легирования на склонность мартенсита к хрупкому разрушению (разрушению не предшествует заметная макропластическая деформация). Известно, что склонность к хрупкому разрушению возрастает с увеличением содержания углерода в растворе [313—315].

При переходе от статеческих испытаний к динамическим (при ё > ёп) сопротивление упру-}Х1;Етастическим деформациям и разрушению возрастает - наиболее интенсивно растет предел текучести я,. ^ при одновременном повышении предела прочности сгЕг (рис. 3.2.4). Увеличение этих характеристик с приемлемой для расчетов точностью описывают [4] степенными уравнениями

Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. Хрупкие разрушения обычно связывают с наличием дефектов. Они могут быть внутренними, поверхностными и служат источниками концентрации напряжений. Дефекты могут быть в виде пор, шлаковых включений, горячих и холодных трещин, микротрещин, непроваров и т.п. Необходимо их контролировать и принимать соответствующие меры. С увеличением остроты и размеров дефектов склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор). Хрупкое разрушение материала происходит при высоких и низких (ниже предела текучести материала) напряжениях, а в ряде случаев - без приложений нагрузки. Последние имеют место при наличии высоких остаточных напряжений в зоне острых дефектов. Понижение температуры способствует переходу от вязкого разрушения к хрупкому. Это явление получило название хладоломкости.

Понижение температуры практически не изменяет сопротивления отрыву SOT (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации сгт (предел текучести). Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разрушаться хрупко. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях меньших, чем предел текучести. Точка t пересечения кривых SOT и ат, соответствующая температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому, получила название критической температуры хрупкости или порога хладноломкости (tu.x). Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. С увеличением остроты и глубины надреза склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор).

Явление X. нельзя связать с действием к.-л. одного фактора; из внешних факторов решающее значение имеют понижение темп-ры, увеличение скорости деформирования и вид (степень жесткости) напряженного состояния, к числу внутр. факторов относятся тип кристаллнч. решетки (точнее, межатомное расстояние, характеризующее «тесноту квартиры» для обитания примесных атомов или соединений), загрязненность металла чужеродными атомами или примесям:и, структура и величина зерна (чем крупнее зерно, тем ниже сопротивление отрыву), хим. состав и нек-рые технологич. факторы, влияющие не только на структуру, но и на состояние поверхности (напр., наклеп, остаточные напряжения). Особое место занимает масштабный фактор — при увеличении размеров детали склонность к хрупкому разрушению возрастает, что может быть связано как с увеличением запаса упругой энергии, так и с возрастанием вероятности наличия в детали опасного дефекта типа трещины. Мн. металлы с объемноцентрированной или гексагональной решеткой особенно склонны к хрупкому разрушению при понижении темп-ры. Однако эту особенность следует связывать не с типом решетки как таковым, а с тем, что у таких металлов мал период кристаллнч. решетки (сравнительно тесная «атомная квартира»), в результате чего посторонние атомы, особенно атомы внедрения и примеси, сильно искажают кристаллнч. решетку. Поэтому сжатие решетки при охлаждении таких металлов приводит к резкому повышению предела текучести, согласно же схеме Иоффе явление X. проявится тем сильнее, чем круче

При деформировании микрообъемов аустенита происходит его распад с образованием мартенсита и упрочняющих фаз, вследствие чего его сопротивление разрушению возрастает. Образование новых фаз в аустенитных сталях в результате микроударного воздействия обнаруживают рентгеноструктурным анализом.