Напряжения фазовые структурные

Причины нестабильности геометрической формы, размеров и физико-механических свойств металлических деталей. Причинами нестабильности геометрических свойств металлических деталей в основном являются наличие и постепенная релаксация внутренних напряжений и структурная нестабильность. Так, например, непостоянство размеров некоторых деталей машин (специальных осей, подпятников и т. п.), имеющих простую форму и высокую твердость, определяется преимущественно структурным фактором. На стабильность размеров деталей типа корпусов, каркасов, тонкостенных обечаек и т. п., имеющих сложную форму, часто недостаточную жесткость, основное влияние оказывают остаточные внутренние напряжения. Остаточные внутренние напряжения подразделяются (в порядке убывающей значимости) на фазовые или структурные, тепловые (термические), первичные усадочные (в отливках), возникающие в результате механического наклепа и вследствие химического воздействия на поверхность детали. Существенное влияние на стабильность размеров могут оказывать микроскопические напряжения первого рода. Дополнительное влияние на размеры могут оказывать напряжения второго рода, уравновешивающиеся в масштабе отдельных зерен в тех случаях, когда микронапряжения обладают общей ориентировкой (т. е. не погашаются взаимно вследствие противоположной направленности). [c.405]

Релаксацией напряжений (или кратко — релаксацией) называют постепенное снижение напряжений, связанное с развитием во времени деформации ползучести в условиях, когда на полную деформацию образца наложено ограничение. Релаксацию будем называть чистой, если процесс падения напряжений происходит при постоянной температуре и силовая деформация, заданная при начальном нагружении, по условию сохраняется постоянной в течение всего времени (ё= 0). Процесс релаксации напряжений в структурно-устойчивых сплавах полностью и однозначно определяется накоплением деформации ползучести при изменяющемся напряжении, В структурно-неустой-чивых сплавах связь между этими процессами должна учитывать также объемные изменения, происходящие при фазовых превращениях. [c.21]

Высокие напряжения и температуры имеются лишь в очень тон-ких поверхностных слоях обрабатываемой заготовки и резко падают в направлении, нормальном к шлифуемой поверхности. В поверхностном слое обрабатываемой детали возникают не только фазовые, структурные превращения, но и значительные временные и остаточные напряжения. [c.575]

При закалке стали одновременно возникают как тепловые, так и структурные напряжения, которые суммируют (рис. 128,г). В данной схеме тепловые напряжения превышают структурные, поэтому на поверхности образовались сжимающие. Однако в зависимости от соотношения между тепловыми и структурными напряжениями могут получиться различные эпюры суммарных напряжений, а в поверхностных слоях напряжения могут иметь разный знак и различную величину. Во многих случаях величина фазовых напряжений больше, чем тепловых. [c.240]

Необходимо также упомянуть о структурных превращениях, которые могут протекать при горячих испытаниях на усталость некоторых сплавов. По мнению ряда исследователей, переменны с" напряжения способствуют структурным превращениям в углеродистых сталях, и в некоторых случаях фазовые превращения наблюдаются уже при 500—-600°, оказывая влияние на величину предела усталости. [c.284]

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Напряжения и вызываемые ими деформации могут возникать при действии на тело внешних сил растяжения, сжатия и т. д., а также в результате фазовых (структурных) превращений, усадки и других физико-химических процессов, протекающих в металле, связанных с изменением объема. [c.167]

Трудности разработки теоретических методов расчета начальных и остаточных напряжений связаны с тем, что напряжения формируются в результате сложных процессов упругопластических, термопластических деформаций поверхностного слоя, фазово-структурных превращений, химических реакций, процессов релаксации. Все эти процессы взаимозависимы, влияют друг на друга, что не позволяет использовать в большинстве случаев принцип суперпозиции для определения суммарных напряжений. [c.63]

Шероховатость, глубина и степень наклепа, остаточные напряжения, химический и фазово-структурный состав ПС оказывают существенное влияние на коррозионно-усталостную прочность сталей и сплавов. Присутствие коррозионной среды интенсифицирует зарождение и развитие усталостных трещин, значительно снижает усталостную прочность деталей. [c.99]

В процессе эксплуатации состояние ПС деталей непрерывно изменяется. Это проявляется в изменение в той или иной степени всех его показателей шероховатости, степени и глубины наклепа, остаточных напряжений, фазового и структурного состояния, физико-химических свойств. [c.99]

Основной причиной образования начальных, остаточных напряжений в ПС и деформаций деталей при лазерной обработке являются неравномерные по сечению детали объемные изменения металла в результате фазово-структурных превращений и термопластических деформаций. При лазерной обработке стали 45 с малой плотностью мощности, когда температура нагрева ПС ниже температуры плавления металла, в нем формируются большие начальные и оста- [c.264]

Деформация изделий при термообработке возникает вследствие изменения удельного объема стали при фазовых превращениях в процессе закалки и в результате изменения размеров и форм изделий под действием термических и структурных напряжений. [c.129]

Образование сварочных деформаций и напряжений. Основными причинами образования собственных напряжений и деформаций в сварных соединениях и конструкциях являются неравномерный нагрев и охлаждение металла при сварке, структурные и фазовые превращения, механическое (упругое и пластическое) де( р-мирование при сборке, монтаже и правке сварных узлов и конструкций. [c.33]

При сварке в металле происходят термодеформационные и физико-химические процессы. Термодеформационные процессы заключаются в упругопластическом деформировании металла при неравномерном нагреве в процессе сварки и возникновении вследствие этого временных и остаточных напряжений. Физикохимические процессы при сварке происходят в твердом и расплавленном металле и характеризуются фазовыми и структурными превращениями, растворением и выделением веществ из раствора, диффузией и другими явлениями. [c.406]

Неравномерный нагрев и изменение объема металла вследствие температурного расширения, фазовых или структурных превращений приводят к возникновению упругих и пластических деформаций. В результате пластических деформаций в сварных элементах после полного охлаждения остаются собственные напряжения, которые называются остаточными напряжениями. [c.407]

Фазовые и структурные превращения при сварке конструкционных сталей нередко вызывают понижение технологической прочности, механических и эксплуатационных свойств металла сварных соединений. Под технологической прочностью понимают способность материалов без разрушения выдерживать термомеханические воздействия в процессе сварки. В условиях указанных воздействий часто существенно понижаются механические свойства металла, что вместе с довольно высокими сварочными деформациями и напряжениями может служить причиной образования трещин. [c.511]

Изменение напряжения при ударном нагружении (е>10 с- , участок V, см. рис. 240, а) может быть следствием также значительных структурных изменений, происходящих в металле двойникования, изменения характера скольжения, фазовых превращений и др. [c.467]

Для контроля протяженных объектов широкого сортамента (типоразмеров, марок материалов и т. д.) разработаны универсальные дефектоскопы тиров ВД-ЗОП,- ВД-31П. Универсальность обеспечивается применением четырех частот возбуждающего тока, использованием ВТП со сменными катушками ряда типоразмеров, наличием регулируемых фильтров, блока счетчиков общего числа прутков и числа дефектных прутков, а также осцил-лографнческого индикатора и скоростного самописца, предназначенного для выбора оптимальных режимов работы и документации процесса контроля. В дефектоскопах используются трансформаторные проходные ВТП с возбуждающей обмоткой, имеющей отношение длины к диаметру в пределах единицы, и двумя короткими измерительными обмотками, включенными в мостовую схему (см. рис. 61). При этом база значительно меньше единицы. Ввиду малой относительной длины возбуждающей обмотки необ-ходимо с помощью фазорегулятора уменьшать влияние поперечной вибрации детали (см. рис. 67, б), выбирая фазу опорного напряжения фазового детектора. Па выходе фазового детектора включен ряд перестраиваемых фильтров, с помощью которых в соответствии со скоростью контроля ослабляется влияние мешающих факторов, обусловленных изменением о и размеров объекта. Отфильтрованный сигнал поступает на пороговое устройство, соединенное с блоком автоматической сортировки и маркером. При ко ггроле ферромагнитных материалов влияние их структурной неоднородности уменьшают подмагничиванием постоянным магнитным полем. [c.140]

Таким образом, волокнистые композиционные материалы на нихромовой основе с вольфрамовыми или молибденовыми волокнами являются перспективным материалом для изготовления деталей, подвергающихся высокотемпературному нагреву, механической нагрузке и окислительному воздействию среды. Однако во время периодических нагревов в этих материалах возникают термические напряжения, обусловленные неравномерным распределением температур и различием коэффициентов термического расширения волокна и матрицы. Вследствие развития ди( у-зионных процессов в них происходят структурные и фазовые превращения образуются интерметаллидные фазы, растворяются и рекристаллизуют упрочняющие волокна, возникают трещины и др. Результатом релаксации напряжений, развития структурных и фазовых превращений может явиться и необратимое формоизменение деталей, ухудшение эксплуатационных характеристик нх и др. Ниже изложены результаты выполненного автором совместно с Ф. П, Банасом и Е. В. Яковлевой исследования необратимого формоизменения композиционных материалов. [c.188]

В дефектоскопе использутотся трансформаторные проходные преобразователи с возбуждающей обмоткой, имеющей отношение длины к диаметру в пределах единхщы и двумя короткими измерительными обмотками, включенными в мостовую схему. При этом база значительно меньше единицы. Ввиду малой относительной длины возбуждающей обмотки необходимо уменьшать влияние поперечной вибрации детали с помощью фазорегулятора (см. рис. 45, б), выбирая фазу опорного напряжения фазового детектора. На выходе фазового детектора включен ряд перестраиваемых фильтров, с помощью которых в соответствии со скоростью контроля ослабляется влияние мешающих факторов, обусловленных изменением а и размеров детали. Отфильтрованный сигнал поступает на пороговое устройство, соединенное с блоком автоматической сортировки и маркером. При контроле ферромагнитных материалов влияние структурной неоднородности 5тиеиьшают подмагничиванием постоянным магнитным полем. [c.137]

По структурной схеме прибор не отличается от дефектоскопа ВД-40Н. Подбирая фазу опорного напряжения фазового детектора, добиваются ослабления влияния кривизны поверхности изделпя. Автоматическая регулировка усиления позволяет вести контроль при увеличении зазора от О до 1 мм. Световой сигнализатор вынесен в сканирующую головку. [c.141]

Количественные представления о поведении металлов в условиях термической усталости (п. 37) могут быть получены из анализа кривых распределения температур и температурных напряжений по сечению стенки детали, поставленной в условия резкого изменения температуры [82]. Пример такого анализа, произведенного Хаасом , показывает, что, если исключить влияние коррозии, концентрации напряжений и структурных факторов (рекристаллизации, фазовых превращений) и принять для упрощения, что кривые распределения температур по сечению быстро нагреваемой пластины (фиг. 237) соответствуют параболам, то [c.315]

Процесс ползучести под влиянием длительного действия температуры и напряжений сопровождается структурными изменениями, процессами возврата и рекристаллизации, фазовыми превращениями, старением, коагуляцией карбидов, тепловой хрупкостью и коррозией. У стали в процессе ползучести происходит сфероидизации перлита, снижающая предел ползучести. Испытания на ползучесть очень длительны и, чтобы ускорить получение результатов, их ведут одновременно на многих установках. У каждого образца, выдерживаемого при постоянной телшературе и нагруженного постоянным грузом, деформация очень - очж) измеряется соответствующим экстензо-метром. Температура должна поддерживаться автоматически с большой точностью, например, + 1,5° до 660°, 3°—от 6(50° до 870° и +5°— [c.361]

При производстве заготовок и деталей из них в результате теплового и механического воздействия возникают внутренние напряжения, которые сохраняются в металле и после окончания технологического процесса. Такие напряжения называются остаточными. Напряжения, возникающие в процессе усадки сплава или пластической деформатш, называются макронапряжениями или напряжениями 1-го рода. В соответствии с названиями технологического процесса их разделяют на литейные, сварочные, закалочные, шлифовочные и т. д. Кроме макронапряжений в сплавах возникают микронапряже-ния — напряжения 2-го рода в результате фазовых (структурных) изменений в объеме кристалла или его частей. Напряжения, возникающие в кристаллической решетке, называют напряжениями 3-го рода. [c.105]

Различают термические и фазовые (структурные) внутренние напряжения, которые возникают соответственно в результате термического сжатия или расширения и фазовых превращений в твердом состоянии при наличии в теле градиента температур. Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений термических, фазовых и напряжений от неоднородной пластической деформации. Например, при горячей обработке давлением, кроме напряжений, образовавшихся из-за неоднородной пластической деформации, могут возникнуть термические, а также фазовые напряжения, если торячедеформированный сплав охлаждается ускоренно и в нем протекает фазовое превращение. При литье, сварке и закалке возникают термические и фазовые напряжения. Различные по своему происхождению остаточные напряжения алгебраически складываются и очень часто дают весьма сложные эпюры. [c.112]

Вследствие малых сил взаимодействия абразивных зерен с металлом и высокой степени разреженности "кипящего" слоя процесс турбоабразивной обработки является низкотемпературным какие-либо фазово-структурные изменения в поверхностном слое не обнаружены. Установлено образование остаточных напряжений сжатия, величина которых составляет 300. .. 00 МПа, а глубина распространения - до 15 мкм. [c.261]

Коробление отливок на первой стадии (при охлаждении в форме) обусловлено соотношением возникающих внешних напряжений а = = Oyg + O.J + Сф (Оф - напряжение фазовых превращений) и упруго-пластических свойств чугуна при повышенных температурах (условный предел текучести од 2 и относительное удлинение при растяжении б). При этом уровень внешних напряжений а определяется линейной усадкой, температурным градиентом по сечению отливки, податливостью формы, наличием фазовых превращений первого рода с изменением объема. При прочих равных условиях склонность серого чугуна к короблению определяется пределом текучести. Поэтому вероятность коробления отливок, изготовленных из чугунов СЧ32, СЧ35, в 3,5-4,0 раза меньше, чем из чугуна СЧ 15, т.е. с увеличением суммарного содержания С + Si склонность чугуна к короблению возрастает. Такие специфические для серого чугуна процессы, происходящие при его охлаждении, как предусадочное расширение, полиморфное превращение Fey --Fe , распад цементита РезС - Рез + С, а также структурная неоднородность в различных сечениях, повышают склонность серого чугуна к короблению. [c.449]

Внутренние остаточные напряжения возникают в процессе быстрого нагрева пли охлаждения металла вследствие неоднородного расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. ги напряжения называюг тепловыми или термическими. 1 юме того, напряжения появляются в процессе кристалли ацип, при неоднородной деформации, при термической обработке вследствие неоднородного протекания структурных превращений по объему и т. д. Их называют фазовыми или структурными. [c.43]

Внутренние напряжения в закаленной стали. Внутренние напряжения при закалке стали возникают вследствие неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины изделия (эти напряжения называют тепловыми), увеличения объема и неоднородности иро-тека[П1я мартенситиого превращения по объему изделия. Напряжения, вызываемые этим превращением, называют структурными (или фазовыми). [c.211]

Напряжения второго рода возникают вследствие неоднородности кристаллического строения и различия физико-механических свойств фаз и структур сплавов. Фазы, например в черных металлах, феррит, аустенит, цементит, графит обладают различной кристаллической решеткой их плотность, прочность и упругость, теплопроводность, теплоемкость, характеристики теплового расширения различные. Структуры, представляющие собой смесь фаз, например перлит в сталях, а также закалочные структуры, в свою очередь, обладают отличными от смежных структур свойствами. Различие кристаллической ориентации зерен металла обусловливает анизотропию физико-механических свойств микрообъемов металла. В результате совместного действия этих факторов возникают внутри-зеренные и межзеренные напряжения еще в нронессе первичной кристаллизации и при последующих прев эащениях во время охлаждения. При высоких температурах напряжения уравновешиваются благодаря пластичности материала. Однако они проявляются в низкотемпературной области, возникая при фазовой перекристаллизации и выпадении вторичных и третичных фаз (фазовый наклеп), при каждом общем или местном повышении температуры (из-за различия теплопроводности и коэффициентов линейного расширения структурных составляющих), приложении внешних нагрузок (из-за различия и анизотропии механических свойств), а также нрп наклепе, наступающем в результате общего или местного перехода напряжений за предел текучести материала. [c.152]

В-третьих, следует отметить технологические факторы. Поверхностный слой всегда в большей или меньщей степени поврежден предшествующе обработкой. Механическая обработка представляет собой по существу процесс пластической деформации и разрушения металла, она сопровождается срезом зерен, выкрашиванием и вырывом отдельных зерен, появлением микротрещин и возникновением в поверхностном и приповерхностном слоях высоких остаточных напряжений разрыва, близких к пределу текучести материала. Тепловыделение при механической обработке вызывает частичную рекристаллизацию поверхностного слоя, а иногда сопровождается фазовыми и структурными превращениями. [c.292]

Нагрев и охлаждение металлов вызывают изменение линейных размеров тела и его объема. Эта зависимость выражается через функцию свободных объемных изменений а, вызванных термическим воздействием и структурными или фазовыми превращениями. Часто эту величину а называют коэффициентом линейного расширения. Значения коэффициентов а в условиях сварки следует определять дилатометрическим измерением. При этом на образце воспроизводят сварочный термический цикл и измеряют свободную температурную деформацию ёсв на незакрепленном образце. Текущее значение коэффициента а представляют как тангенс угла наклона касательной к дилатометрической кривой дг в/дТ. В тех случаях, когда полученная зависимость Вс Т) значительно отклоняется от прямолинейного закона, в расчет можно вводить среднее значение коэффициента ср = tg0 p, определяемое углом наклона прямой линии (рис. 11.6, кривая /). Если мгновенные значения а = дгс /дТ на стадиях нагрева и охлаждения существенно изменяются при изменении температуры, то целесообразно вводить в расчеты сварочных деформаций и напряжений переменные значения а, задавая функции а = а(Т) как для стадии нагрева, так и для стадии охлаждения. 4В [c.413]

Особенность фазовых и структурных превращений при сварке по сравнению с термической обработкой заключается в том, что они протекают в неравновесных условиях сварочного термодеформационного цикла (СТДЦ), т. е. в условиях быстрого нагрева и охлаждения и одновременного развития сварочных деформаций и напряжений. Характер превращений зависит от состава сплава, максимальных температур нагрева, а их завершенность— от скоростных и деформационных параметров сварочного цикла. [c.491]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Местные фазовые и структурные превращения в поверхностном слое шлифуемой детали известны под названием шлифовочных при-жогов. Они образуются вследствие интенсивного тепловыделения на небольшом учете поверхностного слоя. В области прижогов образуются остаточные напряжения по рассмотренному выше механизму. Прижоги можно рассматривать в качестве структурных концентраторов напряжений, понижающих сопротивление усталости и износостойкость [32 . [c.52]

Изменение структурно-фазового состояния поверхностного слоя стали приводит к изменении ее триботехнических свойств и износостойкости деталей узлов трения. Можно выделить четыре основных механизма повьмпения износостойкости стали вследствие ионной им-платации создание благоприятной схемы остаточных внутренних напряжений упрочнение поверхностных слоев изменение химических и адгезионных свойств поверхности изменение закономерностей упрочнения поверхностных слоев. [c.171]

Рассмотренные изменения структурно-фазового и напряженного состояний гюверхностного слоя сталей обеспечивают соответствую1цие изменения их механических и триботехнических свойств, которые будут проанализированы в следующей главе. [c.175]

Наряду со структурно-фазовыми изменениями при поверхностной модификации в алюминиевом сплаве происходит изменение напряженно-деформированного состояния тонкого поверхностного слоя. Установленные изменения межплоскостного расстояния d и уширения бреггов-скнх рефлексов при имплантации позволили рассчитать микронапряжения первого рода и определить напряжения второго рода, используя зависимости [88, 89] с разделением эффектов уширения, обусловленных микронапряжениями второго рода и конечными размерами блоков мозаики [c.177]

Приведенные данные свидетельствуют о развитии сложных физл-ко-химических процессов структурно-фазовых превращений, которые ведут к созданию внутренних напряжений, микродеформаций и дефектов структуры. На картине распределения внутренних напряжений в поверхностном слое, полученной методом рентгеноструктурного анализа. видно (рис. 6.1 1), что на глубине более 2 мкм действуют сжимаю-[цие напряжения во всех исследуемых образцах, равные 25,5 10 Па. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...