Сталь Предел выносливости — Влияние надрезов

При оценке металлургического качества стали испытания следует выполнять, как правило, на образцах без надрезов или со слабыми концентраторами напряжений. Металлургические факторы, зоны термического влияния при сварке могут в разной степени влиять на предел выносливости образцов без надреза и с надрезом. [c.130]

Для оценки влияния величины концентратора напряжений на эффективность поверхностного наклепа были проведены испытания на усталость образцов из стали 45 диаметром 26 мм гладких и с концентратором напряжений глубиной 4 мм, радиусом при вершине 0,2 мм и углом при вершине 60°. Каждый образец имел по четыре надреза, расположенных на расстоянии 15 мм один от другого, что позволило применить методику исследования трещин, развивающихся в концентраторах, работающих на различных уровнях переменных напряжений. Результаты испытаний, проведенных на базе Ю циклов, приведены на рис. 63. Исходные гладкие образцы имели предел выносливости 225 МПа (кривая /). Кривые 2 и 3, соответствующие возникновению трещины и разрушению надрезанных образцов, показывают, что выбранный для исследований концентратор напряжений (а(т = 4), является закритическим, т. е. обусловливает возникновение в нем нераспространяющихся усталостных трещин. Поверхностный наклеп приводит к резкому (более чем в [c.154]

Влияние надрезов на циклическую долговечность образцов изучалось на образцах консольного типа диаметром 10 мм из нормализованной стали 45 твердостью 187 НВ глубина надреза 0,75 мм. Испытания проводили при напряжениях выше предела выносливости (275 МПа). Упрочняли поверхности надрезов пластиной с = 0,75 мм г=8 мм, Р = 400...450 Н, дополнительная обработка с применением тока. [c.68]

Влияние термической обработки на эффективность упрочнения ЭМО исследовалось иа машине МУИ-6000. Образцы диаметром 9,48 мм (в рабочей части) изготовлялись из нормализованной прутковой стали 45. Перед шлифованием производилась закалка образцов в воде и их отпуск при температурах 200, 300, 400, 500, 600 °С. Часть образцов каждой серии подвергалась надрезу твердосплавным резцом с последующей обработкой надреза абразивным диском с / = 0,75 мм на глубину 0,4 мм. Упрочнение гладких образцов производилось с использованием силы тока / = 220 А при о = 5,1 м/мин 5 = 0,14 мм/об Д = 200 и дополнительно без тока при ц=14,5 м/мин и 5 = 0,1 мм/об. Геометрия пластины / = 2,2 мм г=14 мм. Шероховатость поверхности упрочненных и шлифованных образцов соответствовала / а = 0,32...0,63 мкм. После упрочнения глубина светлого слоя составляла 0,05...0,06 мм, а микротвердость 6900...7400 МПа. Упрочнение поверхностей надрезов производилось пластиной (Я —2,2 мм /-=14 мм) с силой тока /=300 А при ц=9 м/мин Р = 500 Н и дополнительно без применения тока. Результаты испытаний приведены на рис. 50. Для надрезанных образцов при увеличении твердости до 420 НУ предел выносливости увеличивается, после чего повышение твердости приводит к некоторому снижению прочности. [c.68]

Обработка дробью может снизить вредное влияние начальных трещин усталости на прочность металла, замедляя или приостанавливая их развитие. Особенно сильно дробеструйный наклеп повышает предел выносливости и долговечность деталей из твердых, термически обработанных сталей, особенно те из них, которые имеют галтели, надрезы, напрессованные втулки или другие концентраторы напряжений. [c.296]

В качестве примера можно привести данные испытаний на знакопеременный изгиб гладких образцов геометрически подобной формы из углеродистой стали Данные показывают, что при изменении диаметра образца от 7,6 до 149,2 мм, то есть примерно в 20 раз, предел выносливости о.. изменяется от 232 МПа до 122 МПа, уменьшаясь приблизительно в 2 раза. Такие же данные по влиянию масштабного эффекта можно было бы привести для усталостных испытаний образцов с надрезом или при знакопеременном нагружении в коррозионной среде. [c.249]

На основании проведенных испытаний составлена табл. 12, в которой приведены значения коэффициентов характеризующих влияние концентрации напряжений и коррозионных сред на условный предел усталости стали. Для иллюстрации одновременного влияния коррозионной среды и концентраторов напряжений (типа мелкого надреза) на выносливость стали при- [c.125]

Влияние концентраторов напряжения типа мелких надрезов на предел выносливости сталей в различных средах иллюстрирует диаграмма на фиг. 67, где приведены значения коэффициентов (3 и 3 . Как видно из диаграммы, влияние концентраторов напряжения понижается с увеличением агрессивности среды (коэффициент р уве- [c.128]

Влияние надрезов и буртов на предел выносливости стали и чугуна [c.188]

Влияние надрезов и буртов на предел выносливости стали и чугуна характеризуется данными, приведёнными в табл. 11. [c.188]

Исследования влияния повышенных температур проводили на двух низкоуглеродистых низколегированных сталях 1 — от-оженной нри 685° С в течение 2 ч в вакууме и 2 — отожженной (При 920° С в течение 1 ч. Химический состав (%) и механические характеристики сталей (в скобках приведены значения для стали 2) 0 = 0,09(0,09) N = 0,008(0,009) Si = 0,19 (0,26) Мп = 0,38 (0,45) Р = 0,009 (0,006) 5 = 0,015(0,032) Си = = 0,12(0,09) Ni = 0,06(0,09) Сг = 0,07(0,08) А = 0,00(0,01) (7т = 296(243) МПа 0о = 4О5(369) МПа 6 = 38(34) % i 5 = = 76(73) %. Испытывали на усталость при изгибе с вращением образцы с диаметром рабочего сечения 8,0(10,0) мм гладкие и с концентратором напряжений глубиной 1,0 (0,9) мм и радиусом при вершине 0,13 (0,15) мм. Результаты исследований, приведенные в табл. 19, показывают, что наибольшим сопротивлением усталости рассматриваемые стали обладают при температуре около 375 °С, когда наиболее интенсивны процессы деформационного старения. Причем наиболее сильно эффект старения проявляется в присутствии концентрации напряжений. Увеличение предела выносливости образцов с надрезом при повышении температуры от 20 до 375 °С составляет 63%, тогда [c.106]

Положительное влияние последующего за цементацией поверхностного наклепа было отмечено также в работе [5]. На лабораторных цилиндрических образцах диаметром 6 мм из сталей 12ХНЗА и 18ХНВА было установлено, что дробеструйный наклеп после цементации приводит к дополнительному повышению предела выносливости на 20—28% (гладкие образцы) и 55—60% (надрезанные образцы), при этом очаг зарождения усталостной трещины для наклепанных образцов перемещается в подслойную область. Благоприятные изменения характера остаточной напряженности цементованного слоя, происходящие в результате наклепа дробью, обусловливают резкое снижение чувствительности цементованных образцов к надрезу. Так, предел выносливости образцов с надрезом ( = 1,54) после комбинированного упрочнения (цементации и дробеструйного наклепа) оказался равным или даже более высоким, чем предел выносливости гладких цементованных образцов без дополнительного наклепа дробью. [c.262]

Предел выносливости образцов с надрезом зависит от остроты надреза, материала образца и типа цикла напряжения. Данные по влиянию остроты надреза на прочность двух марок стали приведены в табл. 6.5. Теоретический коэффициент концентрации напряжений изменялся для различных надрезов в пределах от 1,84 до 7,75, однако понижение предела выносливости, обусловленное надрезами, было значительно меньще, чем можно было бы ожидать на основании теоретических значений коэффициента концентрации. [c.97]

При анализе закономерностей изменения пределов выносливости по трещинообразованию и разрушению от термической обработки и поверхностного наклепа необходимо учитывать следующее. Пределы выносливости материала зависят от его свойств, величины и распределения остаточных напряжений термического или механического происхождения, а также формы концентратора напряжений (наличия нераспространяющихся трещин в исходных острых надрезах). В связи с этим при сравнении пределов выносливости по трещинообразованию различных материалов, полученных на одинаковых образцах, необходимо иметь в виду следующее. Различие в пределах выносливости может быть следствием того, что для одного материала выбранный концентратор напряжения имеет закритическое значение теоретического коэффициента концентрации напряжений (аа>асткр) и в нем имеются нераспространяющиеся усталостные трещины, а для другого материала концентратор тех же размеров имеет докритическое значение этого коэффициента (ао<аокр) и в нем нет нераспространяющихся трещин. Наличие в зоне надреза остаточных сжимающих напряжений термического происхождения снижает влияние остаточных напряжений, возникающих в результате последующего поверхностного наклепа, так как возможности увеличения сопротивления усталости за счет этих напрял<ений уже в какой-то мере исчерпаны. Так, для стали 08 после закалки и старения (см. рис. 61, а) наблюдается отклонение от полученной зависимости, которое можно объяснить следующим образом. Термическая обработка приво- [c.151]

Влияние обработки гидрополированием на предел выносливости стали изучалось на обычных образцах диаметром 14 мм с концентратором напряжений в виде кругового надреза глубиной 1 мм. Все образцы изготовляли на токарном станке из стали 1X13 одной плавки после нормализации НВ 200) при одинаковых режимах. Затем поверхность участка образца с надрезом обрабатывали гидрополированием (до 6-го класса чистоты) или механическим полированием (до 8-го класса чистоты), или дробью (до 5-го класса чистоты), или дробью с последующим гидрополированием (до 7-го класса чистоты). В зависимости от метода обработки поверхностный слой образцов имел различную глубину наклепа после обработки дробью 0,3 мм дробью с абразивом 0,2 мм гидрополированием (зерно ЭК-100) 0,15 мм после грубого шлифования 0,75 мм. [c.315]

Низколегированные стали с высоким сопротивлением разрыву находят ограниченное применение в сварных металлоконструкциях, так как усталостная прочность соединений из этих сталей не выше усталостной прочности соединений из мягких сталей. Предполагали, что в этом повинен металлургический фактор. Низкая усталостная прочность соединений из низколегированных сталей не является следствием проявления остаточных сварочных напряжений или нескожко более высокой чувствительности к надрезу зоны термического влияния. Прочность определяется степенью концентрации напряжений, вызываемой формой усиления шва. Когда степень концентраций мала (в результате механического удаления усиления шва или при обеспечении плавного перехода шва к основному металлу путем наложения шва с помощью аргонной горелки), то можно получить пределы выносливости сварных соединений, соизмеримые с пределом выносливости малоуглеродистой и низколегированной сталей [29, 112, 235] (см. табл. 8). [c.79]

Авторы второй точки зрения исходят из представления, что понижение усталостной прочности в коррозионной среде совершается под влиянием коррозионных трещин, похожих на острые надрезы,, которые действуют как концентраторы напряжения [160, 210]. Известно [114], что при самых острых надрезах на стальных деталях в неактивных средах не удается понизить предел выносливости ниже 8 кГ/мм . Исходя из этого считают, что в коррозионно-агрессивной среде при достаточно длительном исследовании возможно получить действительный предел выносливости, который ограничен одинаковой для большинства сортов стали (независимо от их химического состава и термообработки) величиной, примерно равной 10—15 кПмм . [c.105]

При оценке конструктивной прочности материалов большое значение имеет их усталостная прочность, так как около 70 % общего числа разрушений деталей происходит вследствие усталости металлов. Поэтому повышение предельного напряжения, при котором материал не разрушается под действием циклических нагрузок, т. е. повышение предела выносливости,— одна из актуальных проблем современной науки и техники. Наибысшёй усталостной прочности стальных изделий, имеющих обычно концентраторы напряжений, прН ТО достигают с помощью улучшения, т. е. закалкой и высоким отпуском. Однако ТЦО повышает предел выносливости о 1к в сравнении с закалкой и высоким отпуском. Для углеродистой стали 45 это увеличение составляет до 30 %. Было исследовано также влияние ТЦО на усталостную прочность стали 40Х [223]. Испытуемые образцы имели концентратор напряжений с радиусом в вершине надреза 0,25 мм. Испытания пОказали, что для стали 40Х после закалки и высокого отпуска а 1к= 170 МПа, а после ТЦО (7 1к = = 190 МПа, т. е. на 12 % больше. [c.104]

Обработка дробью может частично парализовать вредное влияние начальных трещин усталости на прочность металла, замедляя или приостанавливая их развитие. При применении обработки дробью такие операции, как шлифова1ше и полирование могут быть устранены без ущерба для повышения усталостной прочности, что резко снижает стоимость производства. Особенно сильно дробеструйный наклей повышает предел выносливости и долговечности деталей из твердых термически обрабатанных сталей, особенно тех из них, которые имеют галтели, надрезы, напрессованные втулки или другие концентраторы напряжений. [c.159]

Даже небольшой непровар корня шва образует надрез и концентрацию напряжений, что может существенно снижать прочность стыковых соединений при переменных нагрузках. Влияние непровара на уменьшение усталостной прочности зависит от рода материала. Очень чувствительны к непроварам сварные соединения из аустенитных сталей типа 12Х18Н9Т и титановых сплавов. На рис. 4.6 показано изменение пределов выносливости сталей и алюминиевых сплавов в зависимости от глубины непровара. [c.139]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...