Металлы, вязкость статическая трещин

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

ГОСТ 25506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещино-стойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. [c.354]

Испытаниями на статическое растяжение определяют прочность сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб, а также ударный разрыв, определяют ударную вязкость сварного соединения, [c.152]

Из приведенных рассуждений вытекают следующие выводы. В случае водородного роста трещин можно выделить три состоя-, ния, которым отвечают три интервала изменения коэффициента К [374, 435]. Первое состояние характеризуется тем, что физикохимические процессы в данной системе металл — водород не обеспечивают выполнение условий начала роста трещины. Этому состоянию соответствует интервал изменения К S К,л, где K,h — пороговый коэффициент интенсивности. Второе состояние характеризуется медленным докритическим подрастанием трещин при Kth < К < /Сн, когда рост трещины тормозится процессами доставки водорода в очаг разрушения. Здесь Кся — критический коэффициент интенсивности в условиях водородного охрупчивания материала. Наконец, третье связано с закритическим ростом трещины при К > Ксн, обеспечиваемым при данном распределении водорода в системе чисто механическим фактором — уровнем нагружения. В последнем случае развитие трещины по своему характеру (но не по микромеханизму роста) близко ее развитию при статических испытаниях в обычных условиях. При этом параметр трещиностойкости по физическому смыслу наиболее близок к характеристике обычной вязкости разрушения Ki (хотя, вообще говоря, ей не тождествен). [c.326]

Роль данного критерия как оценки эксплуатационной способности материала отмечена в рекомендациях СЭВ P 3642—78. Металлы. Методы испытаний. Определение вязкости разрушения Ki при статическом нагружении и P 4450—74 Металлы. Методы испытаний. Определение раскрытия трещины S при статическом изгибе . [c.16]

Местное отсутствие сплавления (провара) между швом и основным металлом или отдельными слоями многослойного шва. Непровары являются опасными и недопустимыми пороками сварных швов, вызывающими резкую концентрацию напряжений и переход металла из вязкого состояния в хрупкое. Они могут стать местами зарождения трещин, распространяющихся в металл шва (см. нижнюю фигуру). Непровары затрудняют пластическую деформацию металла и резко снижают вязкость и пластичность как при статическом, так и особенно при ударном нагружении [3]. Предел прочности при этом снижается, а пределы пропорциональности и текучести немного повышаются. Непровары являются следствием невнимательности или недостаточной квалификации сварщиков, допускающих непра- [c.127]

Сталь перед сваркой подвергается термической обработке на высокую прочность (нормализация или закалка с высоким отпуском). После сварки предусматривается отпуск для снятия напряжений и выравнивания механических свойств в различных участках соединений. К сварным соединениям предъявляется требование равнопрочности с основным металлом в сочетании с определённым уровнем ударной вязкости, пластичности и ряда специальных свойств, характеризующих работоспособность соединений в соответствующих эксплуатационных условиях (например, критическая температура хрупкости и сопротивляемость хрупкому распространению трещин в условиях ударных или статических нагрузок при низких температурах пределы длительной прочности и ползучести, сопротивляемость локальному разрушению при повышенных температурах и сложном напряжённом состоянии и т. д.). [c.248]

В неотпущенных конструкциях вне зависимости от характера действия нагрузки (статического или ударного) трещины могут возникать как динамические от мест, в которых исчерпана вязкость металла [c.525]

В начале 70-х годов началось интенсивное развитие специального раздела механики разрушения, посвященного вопросам трещипостойкости металлов и сплавов в условиях совместного воздействия коррозионных сред и длительных нагрузок. Первые исследования сопротивления росту коррозионных трещин с применением коэффициентов интенсивности напряжений касались длительного статического нагружения (коррозионного растрескивания). Было показано, что такие традиционно считающиеся мало активными среды, как вода, спирты, масла и т. п. вызывают докритический рост трещин в высокопрочных сталях при значениях коэффициента интенсивности напряжений К, существенно меньших вязкости разрушения Ki . В дальнейшем кардинальное воздействие коррозионных сред на докритический рост трещин было подтверждено и для ряда других высокопрочных сплавов. Исключение составляет рост трещин в условиях ползучести при повышенных температурах, а также в высокоуглеродистых низко-отпущенных сталях с мартенситной структурой. В последнем случае фактором замедленного разрушения может быть водород, оставшийся в металле после металлургического передела. [c.337]

Аварийные повреждения магистральных нефтепроводов внешне характеризуются большим разнообразием (по основному металлу, по заводскому шву, по монтажным швам, в различных точках трубы и тройниковых соединений). Также различны и сроки эксплуатации до возникновения аварий от нескольких месяцев до десятка лет. Однако пояти все нарушения имеют общие признаки. Если исключить случаи явных дефектов и брака, то можно считать, что большая часть аварий происходит без видимых причин и часто при давлениях ниже рабочих. Отсутствуют пластические макродеформации по периметру трубы и у кромок в местах максимального раскрытия трещин в центральной части разрыва, а разрушения часто имеют очаговый характер. Механические свойства металла, в том числе твердость и ударная вязкость, в очаговых зонах (длиной порядка 150—250 мм) остаются прежними, и охрупчивания металла из-за потери свойств (старение, наводоро-живание) не происходит. Это значит, что если бы разрушение было чисто механическим и вызывалось однократной (статической) нагрузкой, то должны были бы произойти значительные пластические макродеформации, чего на самом деле нет. Такие остаточные деформации с утонением стенки трубы проходят на остальном протяжении разрыва в зоне механического дорыва косым срезом, распространяющегося в обе стороны от очага разрушения. Таким образом, четко различаются две зоны — зона зарождения (очага) разрушения и зона разрыва (рис. 97). [c.222]

В соответствии с рассмотренной вышр моделью распространения треш,ины при циклическом нагружении определяюш,им является наличие в вершине треш,ины пластически деформированной зоны, металл в которой охрупчивается в процессе циклического нагружения, что приводит к развитию трещины с большой скоростью. Исходя из этих предположений, следует ожидать, что существенная разница между характеристиками вязкости разрушения при статическом и циклическом нагружении будет иметь место для тех материалов, которые в процессе циклического нагружения в области напряжений, соответствующих критическим значениям коэффициента интенсивности напряжений, имеют циклические неупругие деформации, увеличивающиеся с увеличением числа циклов нагружения, что приводит к интенсификации процессов, разупрочняющих металл. [c.327]

Дефекты округлой или неправильной формы, но с плавными очертаниями, оказывают меньщее воздействие на снижение эксплуатационных свойств сварных соединений, чем при наличии дефектов с острыми очертаниями. Особенно опасны трещины и трещиноподобные дефекты— непровары, подрезы, окисные включения. Такие дефекты даже при статических нагрузках могут стать очагами хрупких разрушений. Существенное значение при этом имеют свойства основного металла и температурный режим, при котором эксплуатируется сварная конструкция. В конструкциях, работающих в условиях естественно низких температур (до минус 60°С), материал сварного соединения углеродистых и значительной части низколегированных сталей обладает относительно большим запасом вязкости. Разрушающие напряжения в этом случае превышают предел текучести материала, а сами разрушения имеют вязкий характер. С дальнейшим понижением температуры вязкость материала уменьшается и хрупкое разрушение может возникнуть даже при низких напряжениях и относительно малых размерах начальных дефектов. [c.20]

Наиболее опасным деградационным процессом является охрупчивание материала, приводящее к существенному изменению характеристик трещиностойкости и смещению хрупкого разрущения в область положительных температур. Переходу металла в хрупкое состояние способствует наличие концентратора напряжений резкое изменение формы или сечения элемента конструкции, поверхностные риски, микротрещины и другие дефекты. Особенно это актуально для емкостного оборудования и трубопроводов, имеющих больщие линейные размеры, так как в таком оборудовании возможно накопление под нагрузкой огромной упругой энергии, которая, стремясь разрядиться, разрывает конструкцию по дефекту (концентратору напряжений). Разрушение происходит с большой скоростью (одномоментно), при этом на магистральных трубопроводах отмечались разрывы, достигающие 1000 м и более. Поэтому характеристики трещиностойкости определяют на образцах с надрезом или начальной трещиной, или концентратором соответствующей формы в результате динамических или статистических испытаний. Из всех механических свойств наиболее чувствительными к охрупчиванию оказались ударная вязкость и статическая вязкость разрушения. [c.195]

Так, изгиб хрупкого стержня (например, из керамики или силикатного стекла) статической силой после определенного развития трещины обычно заканчивается как ударный ( взрывной ) процесс и, наоборот, изгиб пластичных металлов на маятниковых копрах часто протекает при столь сильном замедлении силы удара во времени, что может рассматриваться как статический процесс, и поэтому термин ударная вязкость иногда заменяют термином надрезная вязкость и взамен ударных испытаний применяют статический изгиб надрезанных образцов. Иными словами в последнем случае неравномерность создается не ударом,а наличием надреза. [c.61]

Форма н величина шлаковых включений оказывают заметное влияние на механические и физические свойства металла. Крупные остроугольные включения (> 5 мкм) снижают выносливость метаяла — предел усталости. Мелкие включения (> 5 Л1КЛ1) округлой формы не влияют на предел прочности и пластичности при статических испытаниях, а также на предел усталости металла, но увеличение их сопровождается некоторым снижением ударной вязкости и повышением склонности швов к кристаллизационным трещинам. Выделение включений FeO, FeS и других по границам зерен, особенно в виде сплошных прослоек, придает металлу хрупкость, иногда красноломкость. Посторонние включения заметно уменьшают коррозионную стойкость металла. Однако мельчайшие, субмикроскопические включения, равномерно распределенные в металле (например, ТЮ. AljO,), могут быть и полезными, так как они становятся дополнительными центрами кристаллизации и способствуют измельчению структуры. [c.281]

ММТО приводит к повышению характеристик жаропрочности, к резкому повышению циклической прочности, предела текучести и предела прочности при нормальной и повышенных температурах [40, 46, 78]. Однако при этом металл остается достаточно пластичным вследствие того, что после ММТО он деформируется более однородно из-за активного развития множественного скольжения. Важно отметить, что ММТО приводит также к увеличению сопротивления распространению трещины при статической деформации (увеличивается /Ск), хотя при этом наблюдается понижение ударной вязкости и повышается критическая температура хрупкости. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...