Условия разрушения в при поверхностном упрочнении

Условия усталостного разрушения в зависимости от остаточных напряжений и свойств слоя при поверхностном упрочнении [c.148]

Фреттинг-процесс — разрушение поверхностей деталей машин, проявляющееся в резко интенсифицированном окислении или схватывании. Значительная интенсификация окисления и схватывания вызвана динамическим характером нагружения, при котором на контакте резко увеличивается градиент деформаций и температур. Усталостные явления при трении автор ограничивает только условиями качения. Основные характеристики и развитие усталостных повреждений определяются процессами повторной пластической деформации, упрочнением и разупрочнением поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений и особых явлений усталости. Следует отметить, что повторная знакопеременная деформация, упрочнение и разупрочнение свойственны многим видам разрушения и при трении скольжения. [c.13]

Общность представления об усталостном разрушении поверхностей трения, которое в последнее время распространяется и на такие виды изнашивания, как адгезионный износ [53] или износ под действием абразивных частиц [52], дает основание полагать, что имеет место и определенная общность характера структурных изменений при фрикционно-контактном воздействии. Это, например, подтверждается работой [122], где выявлено периодическое изменение микротвердости стальных поверхностей в процессе гидроабразивной обработки, которое авторы связывают с периодическим упрочнением и разрушением поверхностного слоя. Ниже приведены результаты исследования закономерностей структурных изменений при изнашивании металла в струе твердых сферических частиц. Теоретический анализ, выполненный в работе [123], свидетельствует об усталостной природе разрушения в этих условиях. [c.76]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Усталостное изнашивание — результат усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала и поверхностного слоя детали. Данный процесс изнашивания наступает через определенное время, зависящее от физико-механических свойств материала, действующих нагрузок, условий работы детали и характеризуется следующими периодами изменения свойств поверхностного слоя детали под действием сил трения. В начальный период в материале поверхностного слоя происходит накопление упругопластической деформации, способствующей все возрастающему упрочнению материала. В дальнейшем при действии значительных контактных напряжений происходит исчерпание пластических свойств материала, вследствие чего возникает период последовательного развития разупрочнения материала, в котором со временем в кристаллических структурах наименьшей прочности образуются поверхностные субмикротрещины и в зонах их расположения за счет концентрации значительно возрастают действующие напряжения. Это приводит к быстрому росту микротрещин, их смыканию и возникновению множественного локального [c.18]

Форму частиц обычно определяют при помощи микроскопа (оптического или электронного). При использовании оптического микроскопа пробу порошка помещают на предметное стекло, куда добавляют каплю глицерина или скипидара. Пробу осторожно распределяют по стеклу для разрушения конгломератов и накрывают покровным стеклом. Оценку соотношения размеров частиц можно производить количественно с помощью статистического среднего из отношений длины частиц к поперечнику. Форма частиц оказывает влияние на насыпную массу и прессуемость порошка — на плотность, прочность и однородность прессовки. С формой частиц связана и их поверхностная энергия, которая тем выше, чем больше поверхность частиц. Наибольшую прочность прессовок дают частицы дендритной формы, в этом случае упрочнение порошков при прессовании вызывается не только действием сил сцепления, но и чисто механическими причинами — заклиниванием частиц, переплетением выступов и ответвлений. В технических условиях на порошки обычно указывается требуемая форма частиц. [c.155]

Усталостные повреждения возникают в деталях машин при трении качения и являются результатом интенсивного разрушения поверхностных слоев металла, находящихся в особых условиях напряженного состояния. Основные характеристики и развитие усталостных повреждений определяются процессами повторной пластической деформации, упрочнением и разупрочнением металла поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений и особыми явлениями усталости. Разрушение поверхностей при усталостных повреждениях характеризуется возникновением микротрещин, единичных и групповых впадин. При этом виде разрушения скорости процессов, обусловливающих явления усталости металлов, превы- [c.266]

Как известно, со временем адсорбированная пленка набухает, растет. В условиях трения, когда происходит дальнейшее упрочнение металла в тонком поверхностном слое, толщина окисной и адсорбированной пленок достигает своего наибольшего значения, а износ трущихся поверхностей, наоборот, становится наименьшим. Основной причиной, вызывающей снижение износа, является упрочнение металла и образование твердых пленок. С повышением твердости металла разрушение и удаление пленок наступает при большем нагружении или при более высокой скорости скольжения (при более высокой температуре). [c.23]

При глубине упрочненного слоя, превышающей оптимальное значение (Ад> А , см. рис. 2.12) или наличии резкой концентрации напряжений (рис. 4.5), когда это условие автоматически выполняется, так как толщина А оказывается меньше реально получающейся толщины Ад, очаг усталостного разрушения переходит на поверхность. При толщине слоя Ад> А эффект упрочнения не зависит от относительной глубины упрочнения и расчетные зависимости (4.11), (4.13)-(4.16), (4.18) утрачивают свой смысл. Очевидно, равнопрочность поверхностно-упрочненной и эквивалентной деталей определяется равенством предельных напряжений на поверхности. При таком предположении уравнение подобия для по-верхностно-упрочненной круглой детали при чистом изгибе с вращением можно записать в виде (и = 0) [27, 59] [c.84]

При контактных давлениях, превышающих предел текучести исследуемого материала, периодический характер накопления пластической деформации, связанный с упрочнением и разрушением поверхностного слоя, -сохраняется в широком диапазоне условий трения. Начальная стадия процесса изнашивания связана с образованием микротрещин. По мере роста числа воздействий инден-тора число микротрещин увеличивается, в результате чего отделяются частицы износа. Микротрещины образуются тем быстрее, чем больше контактное давление. Таким образом, установлена общность механизма разрушения при трении в условиях пластического контакта и при объемной малоцикловой усталости. [c.8]

Закаленная сталь изнашивалась в условиях трения со смазкой при упругом контакте по схеме кольцевой цилиндр — плоскость. Зависимость макронапряжений от пути трения приведена на рис. 9. Величина макронапряжений колеблется вокруг определенного уровня, который определяется, как и твердость, внешними условиями, в частности нагрузкой. При меньших нагрузках остаточные напряжения и твердость меньше. Спад макронапряжений авторы объясняют разрушением материала. Зависимость объемного износа от пути трения (рис. 10) имеет две точки перегиба. Участок ОА — интенсивный износ в результате соударения высоких неровностей с контртелом и их отделения АВ — период приработки, во время которого происходит упрочнение и увеличение фактической плош ади контакта. Усталостный износ начинается в точке В. Влияние нагрузки на путь трения до начала усталостного износа представлено на рис. И. Если перейти от большей нагрузки к меньшей, то до наступления усталостного износа требуется инкубационный период. При переходе от меньшей нагрузки к большей этого периода нет. Поскольку такое поведение износа аналогично характеру распространения усталостной трещины при изменении напряжения, авторы считают, что износ происходит в результате усталостного разрушения поверхностного слоя. [c.29]

Период 2 установившегося изнашивания характеризуется относительным постоянством условий трения и скорости изнашивания. Коэффициент трения при этом практически не изменяется. В этот период в поверхностных слоях контактирующих тел устанавливается динамическое равновесие между процессами упрочнения и разупрочнения, образования новых структур и их разрушения [20.39 ]. В поверхностных слоях материалов сохраняются образовавшаяся в период приработки оптимальная структура и соответствующий ей рельеф. Износостойкость деталей машин в период установившегося изнашивания, а также время наступления периода — катастрофического изнашивания (< ) в сильной степени зависят от характера рельефа и структуры, образовавшихся на поверхности материалов в период приработки. Поэтому важно уметь управлять процессами формирования рельефа и структуры на поверхности деталей машин в начальный период изнашивания, т. е. в период приработки. [c.397]

За последние годы исследования физико-химического влияния среды на процессы деформации и разрушения значительно расширились и охватили новые объекты и новые стороны этого явления. Так, например, в работах М. С. Аслановой [91] было показано, что при длительном нагружении в поверхностноактивной среде силикатные стекла, являющиеся упруго-хрупкими телами при обычной температуре, обнаруживают в этих условиях ярко выраженное упругое последействие и даже течение типа ползучести, а также значительное понижение прочности. Это было установлено на стеклянных нитях диаметром от Здо 60 [Л в нарах воды или в воде, ас особенной яркостью в водных растворах поверхностно-активных веществ, химически не взаимодействующих с поверхностью стекла. Было показано, что эти адсорбционные эффекты не связаны с агрессивным химическим воздействием на поверхность стекла. Казалось бы, что эти адсорбционные эффекты должны всегда возрастать с уменьшением размеров образца (диаметра нити). Однако для стеклянных волокон диаметром менее 3—2 а эти адсорбционные эффекты практически исчезают. Это объясняется, очевидно, тем, что такие нити обладают в поверхностном слое значительно меньшей концентрацией активных дефектов — зародышей разрушения, чем и объясняется, как известно сильное масштабное упрочнение таких тонких нитей. [c.196]

Упрочнение стали 12Х18Н10Т при деформации в сульфате натрия объясняется действием барьерного механизма. В этой среде сталь находится в устойчивом пассивном состоянии. При низкой скорости деформации скорость образования пассивной пленки может превышать скорость ее разрушения, в результате чего прочная пассивная пленка становится барьером на пути вы- I ходящих дислокаций. Возможность прохождения последних через пассивную пленку резко падает. Это вызывает упрочнение поверхностного слоя металла, что в условиях эксперимента с особо- [c.145]

Процесс механического разрушения пленок окислов может сопровождаться, при соответствующих режимах обработки инструментом, упруго-пластическим деформированием поверхностного слоя металла и вскрытием его отдельных участков, что обеспечивает контакт ХАС с границей раздела фаз Рбз04 и FeO, а также металла с окислами. Механическая активация металла в процессе упруго-пластического деформирования должна, вследствие проявления механохимического эффекта, привести к ускоренному растворению поверхностных атомов железа и нарушению связи с окислами, что облегчает последующее их механическое удаление. Следовательно, регулируя степень механической активации, можно регулировать скорость растворения и интенсивность удаления окисленного слоя металла. Растворение окислов, прилегающих к металлу, и поверхностных атомов железа создает условия для развития хемомеханического эффекта, что обобщенно должно проявиться в снижении твердости поверхностного слоя металла и внедрении в него режущей кромки инструмента на большую глубину по сравнению с механической обработкой в аналогичных режимах. Выше было показано, что применение механохимического способа обработки, заключающегося в совместном действии механического воздействия и электролита, позволяет не только резко уменьшить поверхностное упрочнение, но и снизить микротвердость тонкого поверхностного слоя относительно исходного состояния, что улучшает адгезию защитного покрытия и повышает коррозионную стойкость металла. [c.253]

Исследование закономерностей структурныхГизменений поверхностного слоя стали 45, испытанной на модели фрикционного контакта в интервале контактных давлений Oj < < НВ, выявило периодический характер накопления пластической деформации. Такой характер зависимости свидетельствует о периодическом упрочнении и разрушении поверхностного слоя путем образования микротреш,ин. По мере роста числа воздействий индентора количество микротрещин увеличивается, приводя в дальнейшем к отделению частиц износа. Из полученных результатов следует, что разрушение происходит при небольшом (единицы и десятки) числе воздействий индентора в условиях малоцикловой усталости. Как уже отмечалось, при циклической деформации все стадии процесса разрушения (пластическая, нластически-деструкцион-пая и стадия образования магистральной трещины) наглядно проявляются при построении зависимости типа (см. рис. 16). [c.67]

При трении число воздействий индентора пропорционально суммарной деформации, поэтому изменение ширины дифракционных линий от числа воздействий индентора можно представить в координатах (рис. 46). Как и в условиях объемной малоцикловой усталости, при трении изменение ширины дифракционных линий носит трехстадийный характер. Участок АВ характеризует пластическую стадию процесса. На этой стадии происходит упрочнение материала, интенсивный рост микронапряжений и дробление блоков, в результате чего ширина линии (220) a-Fe увеличивается. Участок S — стадияпластически-деструкционная, вовремя которой возможно нарушение сплошности в отдельных микрообъемах, что замедляет рост ширины линии. Стадия D — полностью деструкционная. На этой стадии в результате образования микротреш ин происходит релаксация микронапряжений, уменьшение плотности дислокаций, а соответственно и ширины линии. В дальнейшем процесс упрочнения и разрушения иериодически повторяется, однако чисто пластическая компонента (участок D Е) выражена уже не так сильно, как на начальном этапе деформирования, процесс развивается уже в наклепанном слое. Таким образом, и при трении, и при объемном циклическом деформирования наблюдается общий, трехстадийный характер изменения материала в процессе разрушения, однако в нервом случае стадия образования магистральной трещины отсутствует. Это обусловлено тем, что при трении изменение и разрушение локализуются в тонком поверхностном слое, в микрообъемах, которые подвергаются непрерывному воздействию со стороны контртела. При объемном циклическом деформировании внешнее воздействие прикладывается ко всему образцу в целом, в этом случае возможно развитие разрушения за счет локализации его в более слабом сечении. [c.68]

Информация о действительной нагруженности и несущей способности — важный элемент при решении вопросов расчета конструкций, совершенствования их схем и форм, применения поверхностного упрочнения и других способов повышения эксплуатационной надежности и ресурса. Далее рассматриваются некоторые вопросы оценки вероятности неразруше-ния (надежности) в связи с условиями нагружения и несущей способностью элементов конструкций. Отказы по прочности, оцениваемые как возникновение разрушения, повреждение опасными трещинами или недопускаемые деформации, могут возникать в результате однократных или кратных перегрузок как статических, так и динамических или же вследствие наличия дефектов, достаточных для разрушения элементов конструкций при свойственном им уровне эксплуатационной нагруженности. Разрушения такого типа рассматриваются как статические, их вероятностная оценка осуществляется с учетом кратности статического нагружения, статистики возможных статических нагрузок и дисперсии статической прочности во внересурсной постановке. Это, например, уже давно делается в области оценки надежности строительных конструкций, гидротехнических сооружений и ряда других, нагруженных в основном статической нагрузкой. [c.137]

К настоящему времени разработаны эффективные методы защиты поверхности, копирующие в, том или ином виде естественные процессы самозащиты. Однако для повышения эффективности поверхностного упрочнения необходимо используемые методы и технологические режимы обработки увязать с механизмом диссипации энергии, контролирующим поведение системы в эксплуатационньгх условиях. Особенно велика роль поверхности в сопротивлении разрушению при циклических нагрузках. [c.337]

Механизм упрочнения сталей и сплавов зависит от природы легирования. Известно, например, что значительной износостойкостью при трении с высокими давлення,ми и ударном нагружении обладает высокоуглеродистая марганцевая аустенитная сталь 110Г13Л. Повышенная износостойкость этой стали обусловлена ее способностью к интенсивному деформационному упрочнению. При трении упрочнение связано с образованием в поверхностном слое большого количества дефектов кристаллического строения (дислокаций, дефектов упаковки, двойников деформации), а также с взаимодействием этих дефектов с атомами углерода, растворенного в аустените [38]. Перспективные износостойкие материалы — мета-стабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали, содержащие 0,4—0,8 % (по массе) С. Образование на поверхности данных сталей мартенсита деформации, его ориентированное расположение по отношению к действию силы трения обусловливают интенсивное упрочнение поверхности. Вследствие этого нестабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали обладают повышенной износостойкостью в условиях развития адгезионного и усталостного разрушения поверхности [21]. [c.261]

V Таким образом, анализ литературных данных свидетельствует, о специфическом влиянии сред разных рриродь и свойств на дислокационную структуру поверхностей трения.. Эффекты, связанные с влиянием среды на характер структурных изменений тв,ердых, тел, весьма, разноо,бразны в своих конечньй субмикро-скопических проявлениях и экспериментальном выявлении этим в значительной Мере объясняются противоречия в их интерпретации. Важным обстоятельством в выявлении природы взаимодействия среды и твердого тела является выделение тех первичных взаимодействий, комбинациями которых определяются наблюдаемые эффекты. Сюда относятся как собственно поверхностные взаимодействия, локализующиеся, в соответствии с термодинамическими условиями, на границе раздела фаз, в слое непосредственно у этой границы, так и многочисленные эффекты, связанные с примыкающим к границе слоем конечной толщины [112]. Эти случаи включают весьма большое число явлений как увеличения, так и уменьшения сопротивления тела деформации и разрушению. Например, при упрочнении приповерхностного слоя первичным следствием можно считать затруднение движения в нем дислокаций, однако конечные результаты могут быть разными. - [c.48]

Работы некоторых исследователей [154], [155] показали, что, кроме указанных действий поверхностно активных веществ, последние способствуют также большему снижению пластичности (повышению хрупкости) металла в процессе его деформации. Это делает металл легче разрушающимся, без дополнительной его деформации, которую надо было бы произвести при отсутствии поверхностно активных веществ (для того чтобы довести металл до предельного напряженного состояния, при котором начнется разрушение). Так, например, при растяжении свинцовых полосок в неактивном (очищенном) вазелиновом масле было получено значительно большее их удлинение, чем при растяжении в растворе стеариновой кислоты, т. е. в активной среде свинцовые полоски разрывались (разрушались) раньше, чем при подобной деформации (растяжении) в неактивной среде, что объясняется приобретением большей хрупкости при деформировании в условиях присутствия активной среды. Ускорение упрочнения металла и перевода его в более хрупкое состояние при де юрмировании в присутствии активной среды вызывается внедрением (диффузией) атомов активной среды в решетку деформируемого металла [154]. [c.84]

Атомы, расположенные на поверхности, с внешней стороны имеют свободные связи, и поэтому соприкосновение ювенильной металлической поверхности с окружающей средой при атмосферном давлении приводит к мгновенному образованию на ней мономолекулярного слоя. Физическое состояние поверхности трения твердого тела характеризуется наличием определенного состава поверхностных пленок и особенностями структуры поверхностных слоев. В реальных условиях на воздухе все микровыступы и микротрещины почти м1новенно, от сотых до тысячных долей секунды, покрываются оксидн1,1ми пленками а слоями адсорбированных молекул газов, воды и жирных веп еств. Обычно над ювенильной поверхностью находятся слои оксидов, прочно связанн ,1е с металлом. Эти пленки влияют как на деформационное упрочнение, так и на хрупкое разрушение, причем по-разному при различных температурах и степнях деформации, что часто не учитывается современными теориями. Совершенно очевидно влияние этих пленок на [c.58]

Периодический характер структурных изменений, впервые выявленный в работе [76], затем был зафиксирован в целом ряде работ для различных условий трения [26, 77, 78]. Большинство авторов связывают такой вид зависимости с периодическим разрушением поверхностного слоя и отмечают зависимость времени (числа циклов, пути трения), за которое материал проходит всю стадию от упрочнения до разрушения, от внешних условий трения. Проявление периодического характера процесса обнаружено но изменению микро- [76] и макронапряжений [77], электросопротивления [103], величины блоков [78], микротвердости [26, 122]. Соответственно и внешние характеристики трения, такие, как коэффициент трения и интенсивность износа, также могут периодически изменяться. Для тяжелых условий трения периодический характер изменения износа может быть выявлен обычным весовым методом [26, 136], для более легких режимов выявление периодического характера изменения силы трения стало возможным только путем прецизионных измерений [79]. Сказанное выше в равной степени относится как к основному материалу (большинство исследований выполнено на сталях), так и к пленкам вторичных структур, обра-зуюш ихся в процессе трения. При тяжелых режимах работы, связанных с повышением температуры на контакте (например, при нестационарном тепловом нагружении), наблюдается периодическое изменение структуры, обусловленное не только действием повторного циклического нагружения, но и циклическим изменением температуры трения, приводяш им к фазовым превращениям на контакте, которые также носят циклический характер. В результате наблюдается четко выраженная периодичность изменения износа от числа торможения [136]. [c.104]

При малых амплитудах напряжений в процессе циклического нагружения при адсорбционной усталости происходит снижение микротвердости железа по сравнению с исходным значением. Увеличение уровня циклических напряжений при прочих равных условиях приводит к существенному повышению микротвердости, т.е. к упрочнению железа. Таким образом, поверхностно-активная среда оказывает двоякое действие на процессы упрочнения и разупрочнения железа, что, как показано Г.В.Карпенко, отражается на характере кривых усталости. Несмотря на понижение предела выносливости, поверхностно-активная среда, как правило, повьшает сопротивление усталостному разрушению углеродистых сталей в области высоких циклических напряжений. [c.78]

При пластической деформации выступов фактическая площадь контакта почти не зависит от микрогеометрии поверхности, определяется пластическими свойствами материала и нагрузкой. Упрочнение материала влияет на формирование фактической площади контакта, которая при этом зависит от нагрузки в степени. В случае упругой деформации шероховатостей на фактическую площадь контакта существенно влияют геометрические характеристики шероховатости и упругие свойства материала. Площадь в этом случае пропорциональна нагрузке в степени 0,7-0,9. В узлах трения механизмов и машин, приборов, оборудования часто встречающимися видами износа являются адгезионный, абразивный, коррозионно-механический, усталостный. При воздействии потока жидкости, газа возникает эрозионное изнашивание. Наиболее интенсивно изнашивание протекает в процессе заедания. Поверхности трения при малых колебательных пере-меще1шях подвержены фреттинг-коррозии. В условиях кавитационных явлений возникает кавитационное изнашивание. Механизм физико-химических связей при адгезионном взаимодействии и интенсивность поверхностного разрушения непосредственно зависят от величины площади фактического контакта [4, 8—12]. Значительный рост интенсивности изнашивания наблюдается при достижении контактными нормальными напряжениями величины предела текучести материала. Энергия адгезии увеличивается при физически чистом контакте материалов и совпадающих по структуре материалов. Гладкость поверхностей способствует увеличению адге- [c.158]

Анизотропия свойств литых деталей, обусловленная направленной ориентацией зерен (дендритов) и наличием различных структурных зон, во многих случаях является нех<елательной, так как может быть одной из причин разрушения литых деталей при сложном нагружении в условиях эксплуатации. Геометрическая анизотропия поверхности и поверхностного слоя после прокатки и механической обработки также снижает прочностные свойства деталей. Однако можно существенно повысить несущую способность детали, если создать заданную геометрическую и структурную анизотропию в отливке с учетом характера нагружения в рабочих условиях. Для этого разработаны основы геометрического и структурного упрочнения литых деталей в области литейного производства. [c.4]

В терминах линейной механики разрушения (при условии, что пластическая зона впереди трещины мала по сравнению с длиной трещины и размерами разрушаемого тела) циклический рост трещины можно скоррелировать с ее длиной, приложенной нагрузкой и геометрией тела, воспользовавшись для этого коэффициентом интенсивности напряжений LK. С практической точки зрения такой подход к режиму роста трещины наиболее интересен применительно к высокопрочным суперсплавам, поскольку их циклическая пластичность невелика. Другое дело конструкции из суперсплавов с твердорастворным упрочнением позднее мы обратимся к ним, чтобы вкратце рассмотреть особенности роста трещины в зоне пластической деформации, быстрый поверхностный нагрев и охлаждение, а также увеличенные масштабы текучести этих сплавов. [c.361]

Необходимо отметить, что переход очага разрушения с поверхности в подслойную область сам по себе должен вызывать некоторое повышение сопротивления усталости, так как зерна металла, выходяш,ие на поверхность, находятся в облегченных условиях для накопления усталостных повреждений. Кроме того, при указанном переходе перестают влиять на возникновение трещ,ины поверхностные дефекты (микронеровности и т. п.). Дополнительное повышение сопротивления усталости не учитывается схемами типа рис. 3.48, 3.49, 3.51, что является одной из причин того, что на схемах рис. 3.51 Рупр > Рупр- Однако близость величин Рупр и Рупр подтверждает целесообразность использования описанного метода для объяснения и оценки зависимости эффекта упрочнения от многих технологических и конструктивных факторов. [c.131]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Как было показано, максимум сдвигающих напряжений при трении находится на некоторой глубине от поверхности, определяемой геометрией пятна фактического контакта, реологическими особенностями материала и коэффициентом трения. В частности, для коэффициента трения />0.2 максимальные сдвигающие напряжения расположены на контактной поверхности. Обсуждая возможность изменять трибологические свойства поверхностей за счет модификации структуры тонких поверхностных слоев, следует иметь в виду соотношение между толщиной модифицируемого слоя и глубиной действия максимальных сдвигающих напряжений, определяющих воз- можность пластической деформации и разрушения поверхностных слоев. В частности, при упрочняющей обработке тонких поверхностных слоев наибольшего эффекта следует ожидать при эксплуатации материалов в условиях больших значений коэффициента трения. По-видимому, именно с этим фактором можно связать отсутствие в ряде случаев эффекта ионной имплантации у материалов, предназначенных для работы в условиях трения качения, когда коэффищ1ент трения составляет порядка 10 . Приведенные в табл. 3.2 данные по изменению микротвердости ряда металлов и сплавов при ионной имплантации свидетельствуют, что наиболее интенсивное упрочнение характерно для мятериалов, скпонных к образованию высокопрочных соединений с легирующими ионами. [c.92]

Характерные релаксационные свойства металлов, их ползучесть, своеобразное влияние температуры на механизмы пластичности и упрочнения лежат в основе как процессов механической и термической обработки металлов, так и их эксплуатации в изделиях и деталях машин, особенно в условиях новой техники, предъявляющей исключительно высокие требования к материалам, например, при высоких температурах. Этим объясняется особое внимание в наших работах к адсорбционным эффектам на металлах — адсорбционному пластифицированию, т. е. облегчению пластических деформаций, адсорбционному понижению прочности — возникновению хрупкого разрушения при весьма малых интенсивностях напряженного состояния, вплоть до самопроизвольного диспергирования вместе с тем в последнее время нами были обнаружены новые важные особенности адсорбционных эффектов на металлах под влиянием малых примесей или в присутствии тончайших покрытий легкоплавкого поверхностно-активного металла в условиях легкоподвижности его атомов в процессе двумерной миграции. Эти новые проблемы, связанные с возможностью [c.15]

Сильное понижение прочности твердого металла под влиянием малых количеств легкоплавкового поверхностно-активного расплава, в пределе приводит к самопроизвольному разрушению металлического кристалла, т. е. к проявлению всех его наиболее опасных дефектов. Это позволяет осуществлять весьма тонкое диспергирование (например, в вибромельницах) таких металлов, которые не измельчаются в обычных условиях вследствие высокой пластичности. Образовавшиеся частицы, в пределе — блоки мозаики реального кристалла, почти лишенные дефектов структуры, при понижении температуры ниже точки плавления легкоплавкой примеси объединяются тончайшими, а потому также высокопрочными прослойками припоя в плотный и сильно упрочненный мелкозернистый материал. Возникают и другие комбинированные пути повышения прочности реальных твердых тел, приближающие ее к пределу — идеальной прочности бездефектного твердого тела — посредством объединенных физико-химических, термических и механических (вибрационных) воздействий. [c.18]

Проведенные исследования [26-27, 59-60, 91] показали возможность применения уравнения усталостного разрушения для расчётов поверхно-стно-упрочнённых деталей при условии замены их такими же по форме и размерами и эквивалентными по прочности неупрочнёнными деталями, изготовленных из материалов с другими, более высокими свойствами, к которым применимы уравнения (4.3)-(4.4). Задача в этом случае свелась к отысканию условий перехода от поверхностно-упрочнённой детали к эквивалентной, т.е. к определению характеристик сопротивления усталости материала эквивалентной детали по известным характеристикам исходного материала детали и свойствам упрочнённого поверхностного слоя, определяемых режимами проведения ППД или другими методами упрочнения. [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...