Разрушение межзеренное

При распространении трещины по телу зерна может происходить как вязкое, так и хрупкое разрушение. Межзеренное разрушение всегда является хрупким. Надо отметить, что межзеренное разрушение присутствует всегда, но больше проявляется при хрупком разрушении. [c.51]

Разрушение межзеренное 83 Реактор ядерный 24 Релаксация 13, 88 Робинсона теория 137 [c.279]

Во время ковки крупные зерна заготовки, образовавшиеся при кристаллизации слитка или при его нагревании, раздробляются и измельчаются. В зависимости от того, при какой температуре закончена ковка, структура деформированного металла может оказаться крупнозернистой или мелкозернистой, а металл поковки бу-деть иметь соответственно низкие или высокие механические свойства. Если ковка заканчивается при высокой температуре, то в металле происходит рекристаллизация, а раздробленные зерна с разрушенными межзеренными прослойками вновь объединяются и увеличиваются в размерах. Схемы дробления зерен при ковке, рекристаллизации и роста зерен показаны на рис. 111. [c.146]

При распространении трещины по телу зерна (металлы с о.ц.к. и г.п.у. решеткой) может происходит как вязкое, так и хрупкое разрушение. Межзеренное разрушение всегда является хрупким. [c.58]

Интенсивность роста рекристаллизованных зерен зависит, в основном, от температуры, продолжительности выдержки при этой температуре и степени предшествовавшей деформации. Рекристаллизация начинается при определенных для каждого металла температурах, называемых температурой рекристаллизации. Чем выше температура нагрева, тем интенсивнее рекристаллизуется металл и тем крупнее зерно. На величину зерен значительное влияние оказывает степень предварительной деформации. При очень малых степенях деформаций (6—7%) пластическая деформация происходит в пределах отдельных зерен без разрушения межзеренных прослоек. Объединение зерен затруднено и, следовательно, количество и размеры зерен в результате рекристаллизации остаются неизменными. При степенях деформации 8—10% разрушаются границы между зернами. Рекристаллизация сопровождается объединением соседних зерен и размеры их резко увеличиваются. При больших степенях деформаций в результате раздробления зерен увеличивается число центров рекристаллизации, а металл приобретает мелкозернистую структуру. При чрезмерно высоких температурах в результате интенсивной рекристаллизации происходит перегрев , при котором величина зерен резко увеличивается. В связи с тем, что крупнозернистый металл имеет пониженные механические свойства, перегрев — явление нежелательное. При нагреве же до температур, близких к температуре плавления, начинается [c.28]

Второй этап характеризуется видимым износом поверхности материала. Здесь упругий характер деформаций сменяется пластическим накопленные деформации проявляются в виде остаточных, обязанных своим образованием усталостным явлениям, причем повышение температуры и скорости способствует неоднородности деформации различных по величине и ориентации зерен поверхностного слоя металла. Более склонные к разрушению межзеренные границы создают благоприятные условия для сдвиговых деформаций и перераспределения объемов металла (образование лунок и валиков). [c.56]

Распространение интерполяционных формул (2.88) и (2.89) для определения экстраполированных значений длительной прочности может в ряде случаев привести к значительным ошибкам. Дело в том, что кривые длительной прочности имеют переломы (рис. 2.41), которые для сталей перлитного класса связаны с изменением характера разрушения (межзеренного - при больших длительностях испытания и внутризеренного - при малых). Кроме того, использование полулогарифмических координат (экспоненциальной зависимости) обычно дает завышенные значения [c.137]

При анализе зарождения разрушения по изложенной выше схеме обычно делается одно существенное допущение — независимость НДС от повреждения материала. Только при малом относительном объеме повреждений указанное допущение справедливо. При усталостном и хрупком разрушениях повреждение характеризуется весьма острыми микротрещинами, объединение которых (зарождение макроразрушения) происходит при относительно небольшой доле поврежденного материала. Поэтому при усталостном и хрупком разрушениях анализ НДС и накопления повреждений можно проводить независимо. Вязкое, особенно межзеренное, кавитационное разрушение обусловлено объединением большого количества растущих в процессе деформирования пор. Очевидно, что в данном случае объем повреждений может достигать значительной величины и разрыхление материала будет оказывать влияние на НДС. Следовательно, анализ вязкого разрушения материала требуется проводить посредством решения связной задачи о НДС и накоплении повреждений в элементе конструкции, что отмечено пунктирной стрелкой на рис. В.1 между блоком НДС и блоком Анализ зарождения макроразрушения . [c.7]

I, II И /// — области межзеренного, смешанного и внутризеренного разрушения [c.152]

Межзеренное разрушение в указанных условиях связано с развитием повреждений по границам зерен по механизму за- [c.153]

Для анализа критических параметров и характера разрушения материала при длительном статическом и циклическом нагружениях целесообразно суммировать рассмотренные здесь механические и физические особенности процесса разрушения в виде схемы, приведенной на рис. 3.2, где линия 1 соответствует внутризеренному характеру разрушения по механизму, свойственному данному виду нагружения. При этом критические параметры (количество циклов до разрушения Nf при циклическом нагружении или пластическая деформация Zf при статическом нагружении) не зависят от скорости деформирования Кривая 2 соответствует межзеренному разрушению, для которого характерна чувствительность критических пара- [c.153]

I < I определяющим является межзеренное повреждение, критические параметры разрушения становятся зависящими от [c.154]

Причина различной скоростной зависимости критических параметров при внутри- и межзеренном разрушении заключается в разной природе физических процессов, приводящих к накоплению меж- и внутризеренных повреждений. Как уже отмечалось, межзеренное разрушение в рассматриваемых условиях связано с зарождением, ростом и объединением пор по границам зерен. Следует подчеркнуть, что во многих работах [199, 256] разрушение по границам зерен связывается с ростом микротрещин, зародившихся в стыках трех зерен. Однако выполненные в последнее время фрактографические исследования [256] достаточно убедительно показали, что указанные механизмы не являются альтернативными в обоих случаях процесс развития повреждений является кавитационным [256, 326]. Более легкое зарождение пор в тройных стыках приводит к неоднородному развитию повреждений и формированию клиновидных микротрещин, которые в процессе роста поглощают мелкие поры, зарождающиеся по всей поверхности границ зерен [256]. Таким образом, указанная дифференциация межзеренных повреждений является достаточна условной и при описании процессов накопления повреждений на границах зерен целесообразно исходить из моделирования их кавитационными механизмами. [c.154]

Изложенные здесь основные закономерности межзеренного разрушения в условиях длительного статического и циклического нагружений положены в основу рассматриваемой ниже физико-механической модели. Анализ влияния скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, может быть выполнен исходя из схемы, приведенной на рис. 3.2. Для этого значения критической деформации е/ или долговечности Nf при межзеренном накоплении повреждений, рассчитанные по предлагаемой ниже модели, должны сравниваться с аналогичными параметрами, полученными в предположении внутризеренного характера зарождения макроразрушения по одной из ранее разработанных методик (см. гл. 2). [c.155]

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕЖЗЕРЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.155]

При межзеренном разрушении в инертной и агрессивной средах зависимости характеристик разрушения от скорости деформации целесообразно представить в виде схемы, показанной на рис. 3.5, где в качестве параметра разрушения выбрана критическая деформация е/, которая может быть определена из опы- ° [c.167]

Повреждение, обусловленное интенсивным порообразованием по границам зерен в материале, может приводить к значительному его разрыхлению. В этом случае проведение независимого (несвязного) анализа НДС и развития повреждений в материале дает значительные погрешности. Например, отсутствие учета разрыхления в определенных случаях приводит к существенному занижению скорости деформации ползучести и к снижению скорости накопления собственно кавитационных повреждений. В настоящее время связный анализ НДС и повреждаемости базируется в основном на феноменологических подходах, когда в реологические уравнения среды вводится параметр D, а в качестве разрушения принимается условие D = 1 [47, 50, 95, 194, 258, 259]. Дать физическую интерпретацию параметру D достаточно трудно, так как его чувствительность к факторам, определяющим развитие межзеренного повреждения, априорно предопределена той или иной феноменологической схемой. Так, во многих моделях предполагается, что D зависит только от второго инварианта тензора напряжений и деформаций и тем самым исключаются ситуации, когда повреждаемость и, как следствие, кинетика деформаций (при наличии связного анализа НДС и повреждения) являются функциями жесткости напряженного состояния. [c.168]

Предложенный здесь алгоритм был использован для расчета НДС в модели по определению долговечности при различных режимах циклического нагружения. Результаты расчета долговечности Nf одноосных образцов в предположении о межзеренном разрушении материала в зависимости от скорости деформирования I ( i = 2 = l ) представлены на рис. 3.12 (кривая 1). [c.184]

С целью более полной проверки модели был выполнен расчетный анализ долговечности одноосных образцов при двух режимах нагружения с различными скоростями деформирования на стадиях растяжения и сжатия. В первом режиме скорости деформирования i = lO-s с-, Il2 = с во втором— gi = 10- с-, 2 =10-2 с в обоих режимах нагружения размах деформаций Де = 2%. Результаты расчетов показали, что с увеличением по модулю скорости деформирования 2 (сжимающая часть цикла) при неизменной i (растягивающая часть цикла) долговечность до зарождения межзеренного разрушения уменьшается (рис. 3.12). Такой эффект связан с уменьшением залечивания пор при сжатии (с увеличением Ibl темп уменьшения радиуса пор падает), что достаточно хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными [240, 273]. [c.185]

Анализ поведения материала с трещиной при циклическом нагружении требует учета контролирующего скорость роста трещины микромехаиизма, так как при реализации одного и того же макромеханизма ( например, типа I ) могут наблюдаться различные микромеханизмы усталостного разрушения квазивязкий отрыв - усталостные "вязкие" бороздки и квазихрупкий отрыв -усталостнь(е "хрупкие" бороздки (рис. 37, ), вязкий о трыв - ямочное разрушение, межзеренный хрупкий отрыв, внутризеренный хрупкий отрыв - скол. [c.60]

Микроструктуры при разрушении изучают по внешнему виду излома. При этом вьщеляют транскристаллитное (по телу зерна) и интеркрис-таллитное межзеренное) разрушения поликристаллических веществ. Например, при распространении трещины по телу зерна может происходить как вязкое, так и хрупкое разрушения. Межзеренное разрушение наблюдается во всех случаях разрушения поликристаллических веществ, но больше проявляется при их хрупком разрушении, и само является всегда хрупким. Межзеренное разрушение облегчается при вьщелении по границам зерен частиц хрупкой фазы. [c.86]

Современные представления о механизме отпускной хрупкости, основанные на данных исследований с применением метода оже-спектроскопии, связывают с процессами зернограничной сегрегации вредных примесей (Р, Sn, Sb, As) и, как следствие, со снижением когезивной прочности границ зерен, сменой внутризеренного механизма разрушения межзеренным. Причем степень отрицательного влияния на сопротивление металла отпускной хрупкости вредных примесных элементов в околошовном участке ЗТВ выше, чем в основном металле, из-за укрупнения зерна аустенита и резкого уменьшения вследствие этого удельной поверхности границ зерен. [c.137]

Рентгенографические исследования структурных изменений в отдельных кристаллитах железа, никеля, их сплавов и некоторых других конструкционных сталей и сплавов показали, что уже однопроцентная деформация осуществляется путем внутризеренных сдвигов. Увеличение относительной скорости деформации на несколько порядков сопровождается уменьшением однородности деформации разных зерен, а также возникновением однородных упругих, термически весьма устойчивых микронапряжений в отдельных кристаллитах [22]. Неоднородность деформации зерен ведет к перераспределению напряжений на границах зерен и разрушению межзеренных границ, а следовательно, и к образованию микротрещпн. При повторных и циклических нагрузках появляются трещины, носящие усталостный характер. Следует заметить, что хотя выяснением механизма трещинообразования исследователи занимаются уже более 50 лет, две основные задачи до сего времени остаются еще 74 [c.74]

Микрофрактографический снимок излома по плоскости скола. Разрушение происходило по плоскости скола, за исключением показанного здесь одного участка, где разрушение межзеренное. Эти участки соответствуют наличию на границах зерен пластинск цементита, которые были экстрагированы и на одноступенчатой угольной реплике кажутся черными. Они были идентифицированы электронографически, [c.121]

Рис. 3.2. Зависимости критических характеристик Sf и Nf от скорости деформирования I при внутризерен-ном (1) и межзеренном (2) разрушениях (схема)

Будем рассматривать межзеренное разрушение материала, происходящее путем накопления кавитационяых повреждений. На основе имеющихся экспериментальных данных [199, 240, 256, 304—306, 334, 341, 392, 394] следует принять, что развитие указанных повреждений определяется непрерывным зарождением и ростом пор по границам зерен в процессе деформирования материала. Образование макроразрушения (разрушения в масштабе, большем либо порядка размера зерна поликристал-лического материала) обусловлено объеединением микропор. В качестве критерия объединения пор, т. е. критерия образования макроразрушения, будем использовать критерий, основан- [c.155]

Будем полагать, что в момент начала процесса неустойчивого деформирования за счет наличия пор нагруженность материала такова, что его реология начинает подчиняться закону упругопластического, а не упруговязкого деформирования. При этом принимается, как и в подразделе 2.2.2, что локальное изменение деформации в характерном сечении не приводит к изменению соотношения компонент тензора напряжений (а следовательно, и параметров qn = a fOi и q,n omfoi) в структурном элементе. Окончательно условие достижения критической деформации при межзеренном разрушении формулируется аналогично условию предельного состояния в случае внутризеренного вязкого разрушения [c.156]

В общем случае для решения вопроса о характере разрушения недостаточно знать, какая из двух величин — или авкл — больше, поскольку скорость накопления повреждений определяется также ростом пор (см. подраздел 3.2.2). Однако при относительно больших скоростях деформирования (g 10 с ), когда границы зерен не обладают свойствами, отличными от свойств тела зерна, согласно зависимости (3.6) скорость зарождения межзеренных пор приближается к нулю. Фактически это означает переход к механизму зарождения пор, описываемому уравнением (2.52), как в теле, так и по границам зерна. В этом случае условие вкл > м предопределяет внутризерен-ный характер разрушения как более вероятный. [c.160]

При относительно небольших соотношение между ам и авкл может быть различным. При не очень низких р, когда проскальзывание не аккомодируется диффузией, ам > авкл. При низких р, когда диффузионные процессы приводят к релаксации напряжений у включений, особенно расположенных по границам зерен (Db 10 Dt) [256]), осм может быть меньше вкл-Последнее условие не означает пе рехода на внутризеренное разрушение, так как при малых падение ам будет компенсироваться увеличением скорости роста межзеренных пор. [c.160]

Выполненный анализ зарождения и роста пор позволяет сформировать подход к рассмотрению кавитационного межзе-ренного разрушения в случае интенсификации развития повреждения теми или иными факторами, в частности агрессивной средой. Известно, что влияние агрессивной среды может проявляться в виде двух основных процессов. Первый обусловлен непосредственным взаимодействием среды с металлом и разрушением продуктов взаимодействия под действием напряжений. Второй процесс связан с переносом к границам зерен различных элементов среды (например, кислорода, водорода и др.), ускоряющих тем или иным способом межзереннсе разрушение материала. Для объяснения этого нетрадиционного механизма влияния среды на характеристики разрушения предложены различные модели [240, 286, 306, 329, 334, 424]. В частности, охрупчивающее влияние кислорода может быть связано с ограничением подвижности границ зерен и увеличением их проскальзывания, приводящего к росту межзеренных повреждений [240]. Рассматривался также клиновой эффект, возникающий [c.166]

Как следует из рис. 3.5, при одной и той же скорости деформирования критическая деформация ef, соответствующая разрушению в агрессивной среде, меньше, чем Zf в инертной среде. Такой эффект может быть обусловлен либо увеличением интенсивности развития повреждений в агрессивной среде, либо снижением критической повреждаемости материала, а также совместным действием этих факторов. В работе [424] предложена модель, базирующаяся на предположении, что реагент среды, диффундируя к границам зерен, снижает их когезивную прочность и тем самым уменьшает критическую повреждаемость материала, отвечающую моменту образования макроразрушения. При этом темп развития межзеренных повреждений принимается инвариантным к среде. Наблюдаемое в опыте увеличение скорости ползучести в агрессивной среде по сравнению с на воздухе в работе [424] не нашло объяснения. [c.167]

Межзеренное разрушение зарождается либо при потере пластической устойчивости структурного элемента, когда 0т о, либо при условии а" = 0а, КОГДЭ От < 0. [c.172]

Рис. 3.12. Зависимость долговечности Nf от скорости деформирования I при жестком нагружении образцов из стали 304 с размахом деформации Ае = 2% г — расчет по модели межзе-ренного разрушения при различных I (I i I =1 I = I I I 2 —долговечность при виутризеренном разрушении 3 и < —данные эксперимента при межзеренном и виутризеренном разрушениях соответственно [434] 5 — расчет при I I = = 10- С- н I Ь I = 10-= с- 6 — расчет при I ii Г= 10- с- и I — = 10-= с-

В данной главе рассмотрено разрушение материала, при котором критические параметры Nf или ef) существенно зависят от времени нагружения или от скорости деформирования. При испытании в инертных средах чувствительность материала к скорости деформирования в основном связана с межзеренным характером накопления повреждений и разрушения при вну-тризеренном разрушении такой чувствительности не наблюдается. Скоростная зависимость Nf H) или ef( ) в первую очередь обусловлена накоплением повреждений по границам зерен не только за счет пластического деформирования, но и за счет диффузии вакансий в теле зерна активность диффузионных процессов значительно ниже, чем по границам, и они практически не оказывают влияния на внутризеренное повреждение. Переход от межзеренного разрушения к внутризеренному при увеличении I связан с нивелированием диффузионных процессов по границам зерен и отсутствием проскальзывания зерен. [c.186]

Закономерности разрушения материала при длительном нагружении достаточно хорошо могут быть описаны с помощью разработанной физико-механической модели межзеренного разрушения, которая базируется на математическом описании процессов зарождения и роста пор, обусловленного как пластическим деформированием, так и диффузией вакансий, а также на введенном в гл. 2 при анализе внутризеренного вязкого разрушения понятии — потере микропластической устойчивости. Модель позволяет прогнозировать долговечность при статическом и циклическом длительном нагружениях элементов конструкций в условиях объемного напряженного состояния и переменной скорости деформирования. В частности, с помощью указанной модели могут быть описаны процессы залечивания межзе-ренных повреждений при сжатии и рассчитана долговечность в условиях циклического нагружения при различной скорости деформирования в полуциклах растяжения и сжатия. [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...