Выносливости увеличивается

Значительно улучшить стойкость пружин, рессор, как и других деталей, испытывающих знакопеременные нагрузки, можно в результате поверхностного наклепа (что достигается обдувкой дробью). Возникающие при этом в поверхностном наклепном слое напряжения сжатия повышают предел выносливости (усталости) детали и уменьшают вредное действие возможных дефектов поверхности. Подобное упрочнение поверхности в настоящее время осуществляют не только на пружинах и рессорах, но и применяют для других деталей, испытывающих в работе знакопеременные нагрузки.

При циклических (переменных) нагрузках (рис. 1.2) за предельное напряжение принимается предел выносливости (усталости) соответствующего цикла нагружения (симметричного а_ь пульсирующего OQ или асимметричного аг (рис. 1.3) *.

В качестве исходной величины для определения предельных напряжений выбирают одну из нормативных механических характеристик материала: для пластичных материалов при статическом нагружении — предел текучести аг; для хрупких материалов при статическом нагружении — временное сопротивление ст„; для любых материалов при циклическом изменении нагрузки — предел выносливости (усталости) <зг (см. § 2 гл. XV).

КРЕСТОВИНА - часть конструкции ж.-д. пути, укладываемая в местах перекрещивания двух рельсовых нитей, служащая для пропуска гребней бандажей колёсных пар. К. устанавливают в стрелочных переводах либо при перекрещивании двух ж.-д. путей в одном уровне с одинаковой или разл. шириной колеи. По очертанию в плане К. бывают прямоугольные и криволинейные; характеризуются тангенсом угла (в виде простой дроби), образуемого пересекающимися нитями, т.н. маркой. Применяются К. марок 1/б (на крутых кривых), 1/э, 1/п. Vis, 1/22, 1/зе (на более пологих). КРИВАЯ УСТАЛОСТИ, Вёлера кривая,- графич. изображение зависимости макс, напряжения цикла от числа циклов до разрушения материала, характеризует способность материала сопротивляться усталостному разрушению. По типу К.у. выбирают разные способы определения предела выносливости (усталости). КРИВИЗНА ПбЛЯ изображения -одна из геом. аберраций оптических систем, состоящая в том, что резкое

КРИВАЯ УСТАЛОСТИ, кривая Вёлер а,— графич. изображение способности материала сопротивляться усталостному разрушению (зависимость макс, напряжения цикла от числа циклов до разрушения). Различают 2 осн. типа К. у.: 1) по достижении определённого напряжения число циклов до разрушения практически перестаёт изменяться при дальнейшем уменьшении напряжения; 2) при уменьшении напряжения число циклов до разрушения непрерывно уменьшается. В зависимости от типа К. у. применяют разные способы определения предела выносливости (усталости).

пряжениях, значительно меньших предела прочности материала. Это явление называется усталостью материала. Предел выносливости (усталости) для данной марки металла определяют экспериментальным путем и обозначают через ог, где г — величина оси симметрии цикла. Например, сг-i — предел выносливости для симметричного цикла (г = —1), а0 — предел выносливости для пульсирующего цикла (г = 0). На н и рис. 13.2 представлен типичный график зависимости напряжения от числа циклов нагрузки для черных металлов (кривая Велера).

дела выносливости (усталости). За условный предел выносливости принимают напряжение, при котором образец способен выдержать 108 циклов (принятая база для испытания). Для каждого материала существует такое максимальное значение напряжения, при котором образец выдерживает, не разрушаясь, практически любое количество циклов. Величина такого напряжения называется пределом выносливости (усталости). Выбор предела выносливости обусловлен определенными трудностями, так как для большинства материалов пределы выносливости пока еще не определены. Для получения их требуется произвести механические испытания материала на усталость и по полученным результатам построить кривые выносливости. Если такие кривые отсутствуют, то приходится пользоваться приближенными методами определения предела выносливости. При деформации изгиба, растяжения и кручения пределы выносливости для различных материалов могут быть приближенно определены по величинам пределов текучести и прочности (табл. 13.3),

где сг _! — предел выносливости (усталости) гладкого образца^ <т_1к — предел выносливости образца с надрезом.

Кривые выносливости (усталости) 12, 13, 57, 238

При усталости металла напряжения для макрообъемов не превышают предела текучести. Однако в отдельных микрообъемах металла, в силу различных факторов, напряжения могут вызвать пластическую деформацию и упрочнение. При полном упрочнении металл в этих областях способен разрушаться с образованием начальных трещин усталости. Свойство металла сопротивляться усталостному разрушению называют выносливостью. Кривая выносливости (усталости), характеризующая способность

57. Одинг И. А., Ефремов А. И. Влияние наклепа на предел выносливости (усталости) металлов. — «Вестник металлопромышленности», 1961, № 10 с. 69—75.

9) при испытании сталей в коррозионной среде наблюдается отрицательное проявление масштабного фактора — предел выносливости увеличивается с увеличением диаметра образца;

При радиусе круглого отверстия больше 0,5 мм предел выносливости при кручении .практически не меняется, тогда как для некруглых отверстий с тем же размером / предел выносливости увеличивается с увеличением радиуса отверстия, поскольку в рассматриваемой области, характеризующейся отсутствием нераспространяющихся усталостных трещин, изменение коэффициента концентрации напряжений с изменением радиуса сопровождается и изменением градиента напряжений. Для исследованных образцов с изменением г от 0,5 до 1,0 мм предел выносливости изменяется всего на 10 %.

Как правило, с повышением предела прочности предел выносливости увеличивается (рис. 1), однако для многих материалов рост статич. прочности не сопровож-

Износостойкость повышается в пределах оптимальной шероховатости, предел выносливости увеличивается

ющих сталей. Рафинирование стали ШХ15 с помощью электрошлакового переплава, а также электрошлакового и двойного вакуумного переплавов повышает предел выносливости при чистом изгибе образцов диаметром 10 мм в воздухе с 740 МПа (обычная плавка) соответственно до 820 и 970 МПа, т.е. предел выносливости увеличивается на 230 МПа.

Во влажном воздухе при /V = 5 • 107 цикл условный предел выносливости увеличивается с 700 до 780 МПа. Таким образом, можно сделать заключение, что такая относительно слабо агрессивная среда, как влажный воздух существенно снижает предел выносливости низколегированных закаленных сталей и значительно уменьшает эффект рафинирования сталей, хотя различие в условных пределах выносливости в зависимости

локализация пластической деформации, что приводит к большей неравномерности упрочнения по поверхности деталей. Введение в сталь 3 % молибдена и увеличение содержания никеля примерно до 5 % делают структуру стали более однородной и при соответствующих режимах термической обработки повышают ее микротвердость. Так, выносливость образцов из стали 08Х17Н5МЗ в результате обкатки повышается значительно больше, чем стали 12Х17Н2 (см. рис. 89). При усилии обкатки 1000 Н предел выносливости увеличивается на 30 %, а условный предел коррозионной выносливости — более чем в 2,5 раза.

Ю.И.Бабей [39, 214, с. 3—14] показал, что наибольший эффект повышения выносливости улучшенных углеродистых сталей с помощью белого слоя достигается у сталей с содержанием*углерода около 0,6 % (рис. 92), при этом условный предел коррозионной выносливости увеличивается с 100 до 400 МПа. При получении белого слоя на закаленных сталях изменение содержания углерода в интервале 0,45 — 0,8 % мало сказывается на эффекте упрочнения, он находится на уровне оптимальных значений, полученных для нормализованных сталей. Наличие в ста-

Диффузионное насыщение стальных изделий бором приводит к образованию на их поверхности слоя, состоящего из боридов FeB и Fe2 В, а также боридного цементита, если в стали содержится повышенное содержание углерода. Бориды железа обладают высокой коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред,в связи с чем можно было бы ожидать существенного повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению борированных деталей. Нами показано, что борирование при глубине слоя боридов 0,1—0,2 мм повышает предел выносливости образцов из средне-углеродистой стали с 250 до 300-310 МПа, а в 3 %-ном растворе NaCl условный предел выносливости увеличивается с 50 до 100 МПа. Отрицательное влияние борирование оказывает на сопротивление усталости высокопрочных легированных и закаленных сталей, у которых предел выносливости после насыщения может снизиться в несколько раз. Условный предел выносливости при этом увеличивается незначительно. Таким образом, наблюдается несоответствие между коррозионной стойкостью в ненапряженном состоянии и коррозионной выносливостью борированных сталей. Это несоответствие объясняется пористостью боридного слоя, которая при действии циклических механических напряжений обеспечивает лучший контакт коррозионной среды с основным металлом, чем в ненапряженном металле.

У образцов с немедленной термообработкой после сварки и последующим снятием механической обработкой усиления шва предел выносливости увеличивается с 7,5 до 14,5 кгс/мм2 — почти в 2 раза (рис. 14, а) и достигает предела выносливости основного металла.

Влияние термической обработки на эффективность упрочнения ЭМО исследовалось на машине МУИ-6000. Образцы диаметром 9,48 мм (в рабочей части) изготовлялись из нормализованной прутковой стали 45. Перед шлифованием производилась закалка образцов в воде и их отпуск при температурах 200, 300, 400, 500, 600°С. Часть образцов каждой серии подвергалась надрезу твердосплавным резцом с последующей обработкой надреза абразивным диском с 7? = 0,75 мм на глубину 0,4 мм. Упрочнение гладких образцов производилось с использованием силы тока /==220 А при и —5,1 м/мин; 5 = 0,14 мм/об; Р = 200 и дополнительно без тока при и=14,5 м/мин и 5 = 0,1 мм/об. Геометрия пластины: /? = 2,2 мм; л=14 мм. Шероховатость поверхности упрочненных и шлифованных образцов соответствовала /?а=0,32...0,63 мкм. После упрочнения глубина светлого слоя составляла 0,05...0,06 мм, а микротвердость 6900...7400 МПа. Упрочнение поверхностей надрезов производилось пластиной (R — 2,2 мм; г=14 мм) с силой тока /=300 А при и = 9 м/мин; Р = 500 Н и дополнительно без применения тока. Результаты испытаний приведены на рис. 50. Для надрезанных образцов при увеличении твердости до 420 HV предел выносливости увеличивается, после чего повышение твердости приводит к некоторому снижению прочности.