ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испытания сварных соединений на сопротивление хрупкому разрушению из "Испытание металлов на свариваемость " Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть конструктивные недостатки — наличие макроскопических концентраторов напряжений, дефекты сварных соединений — раковины, поры, шлаковые включения, подрезы по краю швов, а также различного вида несовершенства кристаллического строения металлов, например скопления дислокаций и вакансий, микротрещины и полости, роль которых как концентраторов напряжений резко возрастает в условиях эксплуатации. [c.175] В зависимости от материалов, применяемых в конструкциях, окружающей среды и вида нагружения исходные дефекты могут развиваться в трещины очень медленно или, напротив, катастрофически быстро. Способность материалов оказывать сопротивление развитию трещин и определяет в конечном счете работоспособность конструкций. В ответственных изделиях следует применять материалы, нечувствительные к концентраторам напряжений, отличающиеся высоким сопротивлением хрупкому разрушению. [c.175] Склонность материалов к хрупкому разрушению оценивают посредством специальных испытаний и различного рода проб. Характеризуя свариваемость материалов, сравнивают склонность к хрупкому разрушению основного металла, зоны термического влияния и металла сварного шва. Лучшую свариваемость имеют те материалы, сварные соединения которых не отличаются по склонности к хрупкому разрушению от основного металла. [c.175] Хрупкое разрушение при относительно малых средних растягивающих напряжениях рассматривается как результат развития исходных дефектов реального материала, создающих местные перенапряжения порядка теоретической прочности материала. [c.176] Представления о квазихрупком разрушении значительно расширили область применения теории распространения трещин и послужили толчком к новым исследованиям в этом направлении. Большой вклад в решение проблемы хрупкого разрушения внесли советские ученые Н. Н. Давиденков, С. Н. Журков, С. Т. Кишкин, И. А. Одинг, Я. Б. Фридман, Н. П. Щапов и др. [c.176] По достижении трещиной критического размера скорость ее вершины быстро возрастает вплоть до некоторого предельного значения, зависящего от свойств материала и условий разрушения. Максимальное значение скорости составляет 0,38 ио, где г о-—скорость распространения продольных звуковых волн в материале. [c.177] Степень развития пластической деформации в верщине растущей трещины зависит от динамических свойств дислокаций, в частности от интенсивности размножения дислокаций при заданных условиях нагружения. Характеристикой последней служит время задержки текучести. Время задержки текучести в о. ц. к. металлах примерно на 2—4 порядка больше, чем г. ц. к. металлах. Это обстоятельство, по-видимому, и обусловливает высокую склонность к хрупкости о. ц. к. металлов. Если в металлах при данной скорости деформации и температуре интенсивность размножения дислокаций достаточно велика, то материал деформируется пластически и разрушается вязко. При малой интенсивности размножения дислокаций напряжения отрыва в вершине трещины достигаются раньше, чем осуществится пластическая релаксация, в результате материал разрушается хрупко. В общем случае чем больше радиус пластической зоны впереди трещины, тем менее склонен материал к хрупкому разрушению. [c.178] Размер зерен влияет на хрупкое разрушение двояким образом [102, 104, с. 7]. С увеличением диаметра зерна (возрастает длина пути непрерывного скольжения, т. е. уменьшается сила трения при движении дислокаций, но вместе с тем возрастает вероятность зарождения трещины большого размера. При переходе трещины через границы зерен с малыми углами разориен-тировки ее фронт не испытывает существенных изменений, если не считать появления больших ступеней скола в границе. При большом изменении ориентации в приграничных областях появляется узкая область вязкого разрушения иногда наблюдают полностью вязкое разрушение зерна. Перед фронтом главной трещины возможно зарождение трещин новой ориентации, что приводит к образованию резко выраженных линий разрыва в местах соединения трещин. Эти наблюдения приводят к выводу, что разрушение с большей легкостью должно проходить в монокристаллах, чем в поликристаллах. С уменьшением размера зерна процесс развития трещин затрудняется. [c.178] Однако не только уменьшение размера зерна, но и выделение частиц второй фазы может приводить к дроблению пути распространения трещины на более короткие участки. Таким образом, сопротивление распространению трещин зависит также от состава сплавов и структурного состояния, обусловленного термической обработкой. В зависимости от природы материала, его структуры, степени развития сеграгации и наличия фаз трещины распространяются по телу зерна или по границам зерен. Эти же факторы влияют на величину критического разрушающего напряжения. [c.179] Рассмотренные закономерности распространения трещин наблюдают в условиях статического нагружения металлов. При динамическом и циклическом нагружениях эти закономерности справедливы в том случае, если скорость нагружения и частота циклов не слишком велики, т. е. не сказываются процессы, связанные с задержкой пластического течения. Развитие теории для случаев весьма высоких скоростей нагружения и частоты циклов идет по пути учета динамики движения дислокаций в условиях затрудненного возврата. [c.179] Большое число случаев хрупкого разрушения относится к сварным конструкциям. Трещины образуются обычно у дефектов сварных швов и распространяются в зоне сварочного нагрева. Эта особенность разрушения сварных конструкций связана не только с наличием макроскопических дефектов в соединениях, но также с существенным изменением структуры и свойств основного металла в зоне сварки под действием сварочного тепла и влиянием остаточных сварочных напряжений. Наиболее важными структурными факторами, определяющими сопротивление сварных соединений распространению хрупких трещин, являются размер зерна и фазовые превращения в металле шва и околошовной зоне. [c.179] Вернуться к основной статье