Вследствие пластического

В процессе остывания диаметр стержня уменьшается вследствие пластической вытяжки в первый период остывания, упругой вытяжки и сокращения поперечных размеров при окончательном остывании. Объем заклепки изменяется также в результате происходящего при остывании у — «-превращения.

Согласно сказанному выше, сталь, прошедшая холодную механическую обработку, корродирует в природных водах с той же скоростью, что и отожженная [1]. Однако в кислотах скорость коррозии нагартованной стали увеличивается в несколько раз (рис. 7.1). Традиционно многие авторы приписывали этот эффект остаточному напряжению в металле, которое увеличивает склонность к коррозии. Но эта интуитивная концепция, вероятно, неверна, так как остаточная энергия, приобретенная в результате холодной деформации (по калориметрическим данным обычно <7 кал/г), недостаточна, чтобы обусловить значительное изменение энергии Гиббса [3]. Вероятно, наблюдаемое увеличение скорости коррозии обусловлено скорее сегрегациями атомов углерода или азота по дефектным местам, образовавшимся вследствие пластической деформации (рис. 7.2), чем влиянием самих дефектов (рис. 7.3). На этих участках водородное перенапряжение ниже, чем на цементите или на железе [2], и это, возможно, наиболее важный фактор. Второстепенными факторами являются

Для осуществления кузнечной сварки металл сначала нагревают (чаще всего в печи) до «сварочного жара». Применительно к стали эта температура составляет 1500...1600 К- Затем соединяемые детали подвергают совместной проковке и в ходе нее вследствие пластической деформации образуется сварное соединение.

Замыкающая головка заклепки образуется вследствие пластической деформации выступающей из отверстия части стержня заклепки.

Коррозия теплообменников. В соответствии с технологической схемой подготовки сырой нефти перед деэмульгацией ее подогревают сначала до 30—40° С товарной нефтью, выходящей из установок, а затем до 60—70° С в паровых теплообменниках или огневых печах. Для подогрева сырой нефти используют теплообменники двух типов: кожухотрубные и труба в трубе. Теплообмен между сырой и нагретой нефтью осуществляется по принципу противотока. Наиболее уязвимой частью подогревателей по отношению к коррозии являются трубные пучки. Срок их службы составляет 1,5—3 года, что зависит в основном от типа применяемого реагента-деэмульгатора. Особенно интенсивно развивается коррозия трубок в местах их развальцовки на трубных досках. Здесь кроме агрессивного воздействия самой среды сказываются еще и механические напряжения, возникающие вследствие пластической деформации металла и больших перепадов температур между сырой и товарной нефтью.

При увеличении уровня напряжения в каждом последующем цикле нагружения по сравнению с предыдущим циклом процесс формирования усталостных бороздок сопровождается образованием "зоны вытягивания" материала, чему подробное внимание было уделено в главе 3. На начальном этапе возрастания нагрузки в пределах интервала точка 1 -точка 2 (см. рис. 3.35) происходит возрастание упругого раскрытия усталостной трещины. При дальнейшем росте нагрузки в цикле (точка 2-точка 3) вследствие пластической деформации происходит вытяжка материала у вершины трещины и ее затупление. При превышении критического коэффициента интенсивности напряжения произойдет статический надрыв материала у вершины трещины и увеличение ее длины осуществится за счет статического проскальзывания. Если величина критического коэффициента интенсивности напряжения не достигнута и напряжение цикла уменьшается (от точки 3 до точки 4), то происходит формирование усталостной бороздки по традиционному механизму ротационной неустойчивости материала. При этом трещина может продолжить дальнейшее продвижение от вершин каскада мезотуннелей затупленной вершины, что будет влиять на размер "зоны вытягивания", наблюдаемой на поверхности излома и на разброс результатов измерений ее размера.

1.Разрушение под действием нормальных растягивающих напряжений, возникающих из-за пуассоновского сжатия или сжатия вследствие пластической деформации.

равновесного потенциала может быть вычислен по величине изйененщ^ энтальпии, запасенной"вследствие пластической деформации тела.

Таким образом, энергия упругих искажений решетки, возни- ; кающих вследствие пластической деформации тела, эквивалентна увеличению энтальпии тела, а в случае образования дислокаций, / когда можно пренебречь энтропийной составляющей, она эквивалентна также увеличению термодинамического ' потенциала. , Поэтому при вычислении Аф вместо U можно подставлять вели- 'S чину запасенной энергии упругих искажений решетки с дисло- ^-, кациями. '

Иначе обстоит дело с энергией упругих микроискажений кристаллической решетки, вызванных пластической деформацией тела. Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [16]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо мал, деформационный сдвиг равновесного потенциала может быть вычислен по величине изменения энтальпии, запасенной вследствие пластической деформации тела.

Таким образом, энергия упругих искажений решетки, возникающих вследствие пластической деформации тела, эквивалентна увеличению энтальпии тела, а в случае образования дислокаций, когда можно пренебречь энтропийной составляющей, она эквивалентна также увеличению термодинамического потенциала. Поэтому при вычислении Дер вместо U можно подставлять величину запасенной энергии упругих искажений решетки с дислокациями.

Если значения ай>[а]я, то в результате циклического действия контактных напряжений в сопряженных поверхностях деталей возникают усталостные микротрещины. Под влиянием сил трения качения эти микротрещины располагаются наклонно вследствие пластического течения металла (рис. 0.8, а).

ного состояния из-за остаточных напряжении и действующего напряжения от внешней нагрузки. Наиболее адекватным отражением физического смысла вязкости разрушения является представление о рассеянии энергии упругих искажений за счет релаксации упругих напряжений у вершины растущей трещины вследствие пластического течения материала или формирования сложно -рельефной поверхности разрушения. Чем большая доля упругих искажений реализуется в пластическом течении или формировании свободной поверхности, тем больше выражена вязкость разрушения. В общем случае при отсутствии стеснения пластической деформации на разрушение материала затрачивается максимальная энергия, расходуемая на работу пластической деформации, и на ра-

Эта модель не только точно описывает кривую напряжение — деформация при нагружении композита в направлении волокон,. но также демонстрирует рост напряжений на поверхности раздела: вследствие пластического течения. Как уже отмечалось выше, напряжения на поверхности раздела существенно зависят от различия коэффициентов Пуассона. С началом пластического течения: матрицы ее эффективный коэффициент Пуассона начинает увеличиваться от значений, присущих упругой области, до 0,5 — идеального значения коэффициента Пуассона в пластической области. В результате различие коэффициентов Пуассона волокна и матрицы возрастает, так как у материала волокна коэффициент Пуассона, как правило, меньше. Таким образом, величина напряжений на поверхности раздела растет довольно быстро с развитием пластического течения.

В этом случае хрупкая фаза представлена в достаточном количестве, и поэтому при разрушении сама матрица не может выдержать нагрузку. Прочность композита определяется прочностью хрупких частиц или поверхности раздела между частицами и матрицей, в особенности сопротивлением возникновению разрушения. Разрушение происходит при нагрузке, которая выше предельной нагрузки для композита, определяемой пределом текучести матрицы, но ниже предельной нагрузки, соответствующей пределу прочности матрицы. Эффективный предел текучести матрицы увеличивается вследствие пластического стеснения, налагаемого жесткими частицами на пластичную матрицу. Степень стеснения увеличивается с увеличением уровня напряжений до значения разрывной прочности частиц [20].

По краям каналов вследствие пластического течения металла могут образовываться приподнятости, для устранения которых может понадобиться доводочная операция (суперфиниширование, хонингование или притирка). В ряде случаев, однако, приподнятости, окаймляя площадки между каналами, создают как бы ячейки -" для масла и облегчают протекание

Вторым самостоятельным видом механического изнашивания является изнашивание вследствие пластического деформирования. Его механизм состоит в изменений р'аТШ^рТЖ~деТа7ГИ при постепенном смещении поверхностных слоев по направлению скольжения или же в изменении микроформы детали при деформировании всей массы детали.

Определение величины износа по потере веса также дает суммарный результат, касающийся всей детали, и не _вы_яв_ляет,_ распределение_износа по поверхности детали. Весовое определён й~е~"йзно с а нецелесообразно при испытаниях пластичного материала, когда изнашивание происходит не только вследствие отделения частиц, но и вследствие пластического деформирования. Определение потери веса образца затруднено

му диску показаны на рис. 52. Как на передней, так и на задней кромках образца образовались заусенцы вследствие пластического трения поверхностного слоя. При трении хромированных образцов о стальной диск пластического течения хромового слоя не происходило, что приводило к взаимному внедрению поверхностей трения и заеданию металлов при незначительной перегрузке. Таким образом, при расстановке металлов в сочленении наряду с общепринятыми положениями (условия прочности, ремонта, конструктивные и технологические соображе-

В области критического интервала /кр < / < /кр трещина также возникает, но ее развитие замедляется и эффект влияния остаточных напряжений исчезает вследствие пластического перераспределения напряжений. Линия возникновения и развития хрупкой трещины соответствует кривой aVv. Разрушение деталей может произойти при весьма малых значениях критических разрушающих напряжений, например, в сварных конструкциях с повышенной остаточной напряженностью. Полное распределение трещины без заметных пластических деформаций (хрупкое разрушение) возможно как в хрупких, так и пластических материалах и связано с наличием в материале дефектов и неоднородностей, размеры которых статически распределены в объеме детали, а также с существованием критической температуры хрупкости (хладноломкость).

В общем случае анизотропного упрочнения, позволяющего описать эффект Баушингера и реальные циклические свойства материалов, наблюдаемые в эксперименте, в качестве внутреннего параметра состояния вводится в уравнение поверхности текучести (3.46) симметричный тензор микронапряжений Pjk. Эти напряжения обусловлены структурными изменениями в материале вследствие пластического деформирования и опреде-

жается вследствие пластического перемещения частиц поверхностных слоев, направленного на ведомых зубьях к полюсу и на ведущих — от полюса. В понижающих передачах на зубьях колеса в результате этого „течения" поверхностного слоя вдоль полюсной линии образуется хребет, а на зубьях шестерни — соответствующая канавка. Эффективных мер борьбы против этого вида повреждения, связанного с недостаточной твёрдостью зубьев и наблюдаемого в резкой форме лишь в тихоходных передачах, пока не найдено. В небольшой мере положение может быть улучшено посредством повышения вязкости смазки; хребет время от времени следует опиливать.