Вязкостные характеристики

Испытание на вязкость разрушения. Хрупкое разрушение судов, мостов, крапом, строительных и дорожных машин и т. д. обычно происходит при напряжениях, лежащих в упругой области, без макропластической деформации. Очагом хрупкого разрушения являются имеющиеся в металле мнкротрещины (трещииоподобпые дефекты) или те же дефекты, возникающие в процессе эксплуатации. Поэтому надежность конструкции определяется в основном сопротивлением металла распространению уже имеющейся острой (опасной) трещины (вязкостью разрушения), а не ее зарождению.

Параметр Иршша К, определяют экспериментально. Чаще KL определяют в условиях плоского деформированного состояния, когда разрушение происходит путем отрыва — перпендикулярно плоскости трещины. В этом случае коэффициент интенсивности напряжения, т. е. относительное повышение растягивающих напряжений в устье трещины, при переходе се от стабильной к нестабильной стадии роста обозначают К1С (МПа-м1/2] и называют его вязкостью разрушения при плоской деформации.

Для практических целей оценки сопротивления разрушению наиболее важен коэффициент интенсивности напряжений, а также сопротивление продвижения трещины G в момент начала закритического развития трещины, когда ее длина с в уравнениях (2.1.11) и (2.1.16) достигает критической величины. Критический коэффициент интенсивности напряжений KIC (при плоском деформированном состоянии) или Кс (при плоском напряженном состоянии) и соответствующие параметры G^ и Gc называют вязкостью разрушения. Величина /^ зависит от толщины пластины b (см. рисунок 2.1.8), в то время как коэффициент К^ является в определенных

Заметим, что соотношения (3.6), (3.7) справедливы также и для критического состояния (Gc и ЛГС), где Gc — удельная (эффективная) работа разрушения, а Кс — критический коэффициент интенсивности напряжений. Часто обе эти величины называют вязкостью разрушения.

Величина Sc предполагается постоянной материала и может быть определена экспериментально при несимметричном, относительно линии трещины, нагружении. В частности, при деформации пластины с трещиной по тину I имеем Ки = О и S, оказывается связанной с вязкостью разрушения К,с соотношением

В этой ситуации характеристикой трещиностойкости материала может служить критическое раскрытие трещины (КРТ)- параметр, являющийся мерой пластической деформации при вершине трещины Поскольку существует связь между КРТ и вязкостью разрушения Gn, то использование критерия критического раскрытия трещины делает возможным переход к аналитическим средствам ЛУМР [59].

Для практических целей оценки сопротивления разрушению наиболее важен коэффициент интенсивности напряжений, а также сопротивление продвижения трещины G в момент начала закритического развития трещины, когда ее длина с в уравнениях (2.1.11) и (2.1.16) достигает критической величины. Критический коэффициент интенсивности напряжений /Sffc (при плоском деформированном состоянии) или /Гс (при плоском напряженном состоянии) и соответствующие параметры G^ и С7С назьюают вязкостью разрушения. Величина А"с зависит от толщины пластины b (см. рисунок 2.1.8), в то время как коэффициент Kk является в определенных

При развитии поисковых работ целесообразно оценивать склонность к хрупкости или пластичности промышленных сплавов с учетом противоречия между 0Т и вязкостью разрушения; Ktc,8c, JIC в обязательной связи со структурным состоянием сплава (рис. 1.1). По этой структурной диаграмме можно оценить тройную зависимость «предел текучести — вязкость разрушения — реальная структура сплава». Показатели, входящие в этот график: напряжение течения, или начало активного и множественного движения, и склонность к развитию хрупкой трещины от готового концентратора, определяются экспериментально и, следовательно, учитывают реальное структурное состояние сплава. Диаграмму можно разделить на две области: левую (/) — высокой надежности, и правую (//) — повышенной хрупкости. Если реальный сплав (сталь) в соответствии со своим структурным состоянием (проведенным упрочнением, например термической обработкой) соответствует области /, его служба надежна, так как всякие случайные перегрузки (рост внешнего напряжения по ординате вверх) будут сниматься активной пластической деформацией в связи с низкими величинами от и высокими К1с. Если этот же сплав сильно упрочнен (созданы активные препятствия движущимся дислокациям), то возрастает стт и снижается показатель вязкости разрушения К1С. В этих условиях всякий пик внешней нагрузки сначала достигает критического значения К1С, создавая благоприятные условия для развития хрупкого разрушения.

сопоставим с вязкостью разрушения на воздухе (KSCCIKC = 0,9), в то время как для состаренного сплава Ti — 7 % AI это отношение составляет 0,3. Если образование коррозионных туннелей необходимо для единичных актов коррозионного растрескивания и создания условий для

Авторы совместно с М.Б.Бодуновой и В.А.Жуковым нашли, что между долговечностью титановых сплавов в коррозионной среде и вязкостью разрушения наблюдается линейная зависимость при амплитуде напряжений 0,7ат (Я = 0) (рис. 73). Возрастание амплитуды напряжений в диапазоне (0,7-1,0) ат приводит лишь к изменению угла наклона кривой.

Для более детальной оценки трещиностои кости при многоцикловом нагружении различных сплавов в последние годы используют основные положения линейной механики разрушения [ 109, с. 5—37]. За основной параметр, определяющий поле упругих напряжений в окрестностях усталостной трещины, принимают коэффициент интенсивности напряжений, которым измеряют вязкость разрушения при статическом нагружении. Но в условиях циклического нагружения это—амплитуда коэффициента интенсивности напряжений А/С. Именно этот параметр контролирует скорость роста усталостной трещины. Для анализа трещиностойкости строят кривые зависимости скорости распространения трещины йот приложенного значения А/С (кривые Пэриса). Эти кривые в координатах 1дД/С— \gv имеют три явно выраженных участка. В области малых значений А/С скорость роста трещины резко снижается с уменьшением А/С так, что можно выявить физический порог коэффициента интенсивности, обозначаемый А/СГЛ или просто Kth, ниже которого магистральная .трещина в образце данной геометрии не распространяется. Величина Kth является важным параметром трещиностойкости при многоцикловой усталости. В области средних значений А/С кривая в координатах IgA/C— \gv имеет прямолинейный участок, закон роста трещины подчиняется формуле Пэриса: v = C(AK)n, где Си п — постоянные. В области больших значений А/С наблюдается резкое ускорение роста трещины так, что можно объективно определить критическое значение А/С^С, при достижении которого наступает катастрофическое разрушение образца данной геометрии. Величина A/Cfc называется циклической вязкостью разрушения. Если трещина усталости распространяется в условиях плоской деформации, то Kfc = Kc [ 109, с. 5-19; 110]. Величина Д/С^С является тоже важным параметром трещиностойкости металлов. Установлена корреляция между пороговыми значениями пэрисовской кривой и микрофрактографическими особенностями поверхностей усталостных

Поскольку отдельные фракции летучей золы имеют обычно отличающиеся друг от друга химические составы (см. рис. 1.2), то и их плавкостные, вязкостные характеристики различны (см. рис. 1.4, 1.5), что создает условия сепаратного закрепления отдельных частиц золы на поверхности. Это наибольшим образом отражается в различиях химических составов проходящего через топочное пространство среднего состава золы и золовых отложений на экранных поверхностях нагрева.

Выпускаемые нефтяной промышленностью масла различных сортов отличаются друг от друга по ряду показателей, из которых важнейшими являются вязкость, смазочная способность (маслянистость), температура вспышки, температура застывания, способность отделяться от воды (т. е. деэмульгировать), химическая и термическая стабильность (т. е. способность выдерживать значительный нагрев в присутствии кислорода воздуха без существенного изменения состава масла). Все эти свойства масел зависят от их химического состава, технологии получения и способа очистки. Очистка смазочных масел производится для того, чтобы удалить из них непредельные углеводороды и асфальто-смолистые вещества, присутствие которых в маслах приводит к быстрому окислению и осмолению последних в процессе эксплуатации. Окисление масел вызывает коррозию смазываемых поверхностей и элементов смазочной системы, а также загрязнение их продуктами окисления. Присутствие в маслах большого количества продуктов окисления и смолистых веществ может привести к закупориванию трубопроводов и смазочных каналов. Помимо этого, очистка масел улучшает также температурно-вязкостные характеристики их.

Выдувание — имеет ограниченные возможности, так как не все ситаллы имеют необходимые для этого вязкостные характеристики. Выдуванием можно получать полые изделия различной конфигурации и трубы.

Вязкостные характеристики сварных соединений определялись на основании результатов испытаний призматических образцов с надрезами I и IV типов (по ГОСТ 9454-60) на динамический изгиб при температурах от 40 до —60 °С с соблюдением требований соответствующих стандартов. Испытания проводились на маятниковом копре ПСВО-30 с регистрацией диаграммы изгиба в координатах усилие-прогиб на фотопленку. Расшифровка диаграмм позволили дифференцированно оценить способность металла сварных швов сопротивляться зарождению и развитию дефектов.

Как это видно из рис. 10-7, вязкость смеси зависит от температуры и процентного содержания полимера изобутилена. На рисунке помещены вязкостные характеристики и других

На рис. 4 приведены вязкостные характеристики золы и шлака. Как видно из сопоставления, вязкостные характеристики шлака улучшились, хотя плавкостные показатели золы и шлака мало отличаются друг от друга.

Рис. 4. Вязкостные характеристики

Из рис. 6, на котором представлены вязкостные характеристики золы и шлака назаровского угля, видно, что если у золы топлива шлак весьма короткий, то шлаки

Рис. G. Вязкостные характеристики назаровского угля.

2. Испытания котлоагрегата с циклонной топкой подтвердили весьма высокий коэффициент улавливания жидкого шлака в топке (около 89%), несмотря на довольно тяжелые для жидкого шлакоудаления вязкостные характеристики шлака байдаевского угля.

Полученные в опытах вполне благоприятные плавко-стные и вязкостные характеристики шлаков, так же как и их химический состав, не объясняют причин, вызывающих образование козырьков и, как следствие этого, нарушение нормального процесса.