Температура хрупкого разрушения

При переходе к другим видам нагружения, отличным от растяжения, длительная прочность комбинированных сварных соединений и вероятность хрупких разрушений в зоне сплавления зависят при прочих равных условиях в первую очередь от доли нормальных напряжений, направленных поперек шва. Чем они больше, тем более вероятны при высоких температурах хрупкие разрушения в зоне сплавления со снижением уровня прочности. [c.258]

Малоцикловые и хрупкие разрушения сосудов, нагруженных внутренним давлением, имели место в химической, нефтегазовой, резиновой и других отраслях промышленности. Как правило, такие разрушения связаны с начальными трещинами, возникшими после изготовления сосудов с применением сварки. Двукратное (от 1000 до 2000 м ) увеличение объема сосуда давления приводит к повышению температуры хрупкого разрушения на 30 С. В 40% случаев хрупкое разрушение сосудов произошло в начальной стадии эксплуатации (при гидроиспытаниях или первом заполнении) при этом около 20% сосудов практически не испытывали внешних эксплуатационных нагрузок (за исключением собственного веса), а в половине случаев номинальные напряжения в стенках сосудов не превышали 0,5-0,6 расчетных. Во всех случаях разрушения сосудов начинались из зон концентрации (а = 1,5-4) напряжений (места сопряжения корпуса с днищем, крепления опор, установки лазов и люков, крепления ребер жесткости и др.). Трещины (около 70%) возникали и распространялись по металлу сварного шва или околошовным зонам. [c.73]

Основные закономерности микропластической деформации и их влияние на общий процесс макропластического течения кристаллов были рассмотрены выше. При этом использовались обычные методы нагружения — одноосное сжатие и растяжение, поскольку температурная область экспериментальных исследований лежала выше макроскопического порога хрупкого разрушения. Представляло интерес провести аналогичные исследования закономерностей микропластической деформации в области температур хрупкого разрушения. [c.168]

При отсутствии такого кольца в зоне сопряжения цилиндра и днища возникнут значительные напряжения изгиба. Однако, если материал резервуара пластичный, а давление постоянно во времени, то напряжения изгиба не представляют опасности, так как с ростом давления в зоне изгиба возникают местные пластические деформа ции и рост напряжений замедляется. В то же время в цилиндрической части резервуара напряжения растяжения продолжают увеличиваться пропорционально давлению вплоть до разрушения. Разрушение такого резервуара происходит на некотором расстоянии от днища. Изгибные напряжения могут стать причиной разрушения при действии пульсирующего давления (усталостное разрушение) или при постоянном давлении в условиях низких температур (хрупкое разрушение). Для хрупкого материала изгибные напряжения могут быть причиной разрушения и при статическом нагружении в условиях нормальной температуры. [c.285]

Проба для определения температуры хрупкого разрушения [c.132]

Рис. 25. Форма образца для определения температуры хрупкого разрушения

Хрупкие разрушения происходят внезапно у деталей из средне-и высокоуглеродистых сталей при возникновении напряжений, превышающих предел прочности, а также при уменьшении ударной вязкости в результате воздействия низких температур. Хрупким разрушениям подвержены главным образом валы, зубья зубчатых колес и сами колеса, проволока стальных канатов. Этому способствуют концентраторы напряжения в деталях и элементах машин. [c.219]

Фиг. 30. Образец, предложенный Институтом электросварки для определения температуры хрупкого разрушения.

Были испытаны образцы с различ- в) ными сварными соединениями. При испытании были получены такие характеристики, как критическая температура хрупкого разрушения, предел прочности, относительное удлинение и относительное сужение. [c.69]

Определение критической температуры хрупкого разрушения проводилось при испытании на изгиб сварных образцов без надреза (фиг. 33) на маятниковом копре. Построение диаграммы, характеризующей зависимость ударной вязкости от температуры, производилось по результатам испытания [c.69]

Значения критической температуры хрупкого разрушения сварных соединений без надреза приведены в табл. 7. В ней указаны данные, относящиеся как к сварным соединениям из применяющихся в настоящее время марок стали Ст. 3 и НЛ-2, так и к сварным соединениям из таких марок стали, которые в настоящее время не применяются. Последние приведены главным образом для сопоставления, а также для оценки тех возможностей, которые предоставляются принятой методикой испытания при решении вопроса о подборе металла для сварных конструкций. [c.69]

Результаты испытания показывают, что критическая температура хрупкого разрушения для большинства образцов без надреза значительно ниже температуры, возможной в реальных условиях работы конструкций. При испытании стандартных образцов с надрезом [c.69]

Фиг. 33. К определению критической температуры хрупкого разрушения при ударе

Низколегированная сталь марки 20Г оказывается чувствительной к процессу сварки. Об этом свидетельствует значительное повышение критической температуры хрупкого разрушения сварных образцов, выполненных из этой стали. Восстановление работоспособности сварных соединений из стали марки 20Г, как это видно по результатам испытаний, может быть достигнуто применением термообработки. Но это сильно усложнило бы процесс изготовления конструкций, и поэтому данная марка низколегированной стали не является пригодной для применения в сварных конструкциях. [c.70]

Критическая температура хрупкого разрушения сварных соединений при отсутствии резких концентраторов напряжений (надрезов, трещин и т. п. дефектов) лежит ниже температур возможных при эксплуатации конструкций в реальных условиях. При понижении температуры работоспособность основного металла и сварных соединений несколько снижается. Это проявляется в том, что снижение пластических деформаций происходит в более сильной степени, чем повышение предела прочности. При этом коэффициент снижения характеристик пластичности для образцов из основного металла и сварных соединений в стык и в тавр может доходить до значения к — 0,65, тогда как коэффициент повышения предела прочности не превосходит значений к == 1,2 1,25. [c.75]

Испытания ударным изгибом плоских образцов без надреза показывают, что критическая температура хрупкого разрушения сварных стыковых соединений лежит значительно ниже той температуры, которая возможна в условиях реальной их эксплуатации (фиг. 33). Такой же вывод может быть сделан и по результатам испытания различных сварных соединений ударным растяжением. [c.110]

Конструкция из низколегированной стали обладает также более высокой работоспособностью в условиях действия низких температур. Критическая температура хрупкого разрушения низколегированной 160 [c.160]

Если нагреть сварную конструкцию, в которой имеются значительные остаточные напряжения, до температуры выше критической температуры хрупкости и затем приложить нагрузку, соответствующую пределу текучести материала, то после охлаждения конструкции до температуры ниже критической температуры хрупкого разрушения не будет. Это указывает на важную роль остаточных напряжений, так как при описанной перегрузке конструкции устраняются только остаточные напряжения, а структура сварного шва при умеренном нагреве не изменяется. [c.326]

При описываемых испытаниях определялось влияние температуры материала, длины и глубины исходной трещины на сопротивление хрупкому разрушению. При нормальной температуре хрупкое разрушение начиналось от трещины в сварном шве длиной 39 см, проходившей почти ио всей толщине пластинки. В этом случае номинальное напряжение, вычисленное на основании значения избыточного давления в сосуде р по формуле р, [c.436]

Деформируемость ПММА со степенью вытяжки 200% сопоставима с деформируемостью неориентированного ПММА, претерпевающего при комнатной температуре хрупкое разрушение. Следовательно, степень вытяжки не является однозначным критерием ориентационного эффекта. Экстремальное изменение истинной прочности и деформативности обусловлено соотношением скоростей ориентационного упрочнения и разрушения материала. При больших степенях вытяжки процессы разрушения превалируют. О достижении оптимума свойств при определенных степенях вытяжки свидетельствуют также минимум на кривой / р—8в и максимум на кривой а р—Ед (рис. П1.14). [c.127]

Взаимодействие азота с дефектами кристаллической решетки приводит к повышению пределов текучести и прочности, твердости, понижению пластических свойств стали при статических испытаниях и критической температуры хрупкого разрушения при испытании на удар. Стойкие нитриды некоторых элементов (алюминия, титана, ванадия и др.) предотвращают старение металла, способствуют измельчению его структуры и повы- [c.717]

Напомним читателю, что (Тв — предел прочности — характеризует прочность стали стт при феррито-перлитной структуре 0,5—0,6 от Ла. а Tsa — порог хладноломкости — соответствует температуре, когда в изломе образца 50% вязкой составляющей, а вр — работа распространения вязкой трещины, численно равная ударной вязкости образца с трещиной. Первое (Т ) характеризует сопротивление стали хрупкому разрушению, а второе (ар) — вязкому разрушению. Цифры вязкости соответствуют нормализованной стали 40 обычной чистоты и обычного размера зерна (зерно № 5—8). [c.365]

В ниобии и тантале технической чистоты примеси внедрения при обычном их содержании находятся в растворе, а в молибдене и вольфраме (вследствие малой растворимости) — в виде дисперсных выключений — карбидов, нитридов, оксидов, располагающихся по границам зерен или в приграничных объемах. Это способствует хрупкому разрушению, и порог хрупкости у молибдена и вольфрама резко сдвигается в область более высоких температур. [c.532]

На кривой 6/(7) также можно выделить характерные участки (рис. 2.1). На первом из них при низких температурах образцы хрупко разрушаются практически без пластической деформации с ростом температуры пластическая деформация при хрупком разрушении резко увеличивается. На втором участке вязкое разрушение характеризуется слабым повышением критической деформации с ростом температуры. Третий участок располагается также в области вязкого разрушения и представляет собой протяженное плато разрушение ОЦК металлов на нем происходит после накопления значительной деформации Ef та 1,5 Ч-З. [c.52]

Согласно схеме Иоффе, критическая температура хрупкости определяется точкой пересечения двух кривых критического напряжения хрупкого разрушения акр, практически не зависимого от температуры, и температурно-зависимой характеристики — предела текучести От- Из рис. 2.5, а видно, что при Т < 7"кр металл разрушится хрупко, а при Т > Гкр перед разрушением он будет пластически деформироваться. [c.57]

Кроме феноменологических подходов к проблеме хрупкого разрушения в настоящее время интенсивно развиваются исследования по анализу предельного состояния кристаллических твердых тел на основе физических механизмов образования, роста и объединения микротрещин. Разработаны дислокационные модели зарождения и подрастания микротрещины [4, 24, 25,. 106, 199, 230, 247], накоплен значительный материал по изучению закономерностей образования и роста микротрещин в различных структурах [8, 22, 31, ИЗ, 183, 213, 359, 375, 381], подробно изучены макроскопические характеристики разрушения, в том числе зависимости истинного разрушающего напряжения от разных факторов, таких, как диаметр зерна, температура и т. д. [6, 101, 107—109, 121, 149—151, 170, 191, 199, 222, 387, 390, 410, 429]. Как отмечалось выше, при формулировке критериев разрушения наиболее целесообразным представляется подход, интерпретирующий механические макроскопические характеристики исходя из структурных процессов, контролирующих разрушение в тех или иных условиях. [c.59]

При анализе хрупкого разрушения в области температур [c.71]

Следует отметить, что в (2.11) физический смысл S вполне соответствует интерпретации этого параметра, достаточно устоявшейся в настоящее время критическое напряжение хрупкого разрушения S является параметром, достижение которого наибольшими главными напряжениями является достаточным условием для реализации хрупкого разрушения, т. е. для обеспечения страгивания и распространения микротрещины. При этом в качестве необходимого условия выступает условие зарождения микротрещин, которое многие исследователи, например в работах [101, 149—151], принимают в виде (2.3). В предлагаемом критерии хрупкого разрушения (2.11) необходимое условие хрупкого разрушения соответствует условию зарождения микротрещин скола в виде (2.7). Как уже говорилось, разрушающее напряжение а/ при одноосном растяжении образцов в диапазоне температур Го Г Тем (см. рис. 2.6 и 2.7) совпадает с напряжением распространения микротрещин Ор, тождественно равным S , что позволяет получать значения S (x) на основании указанных предельно простых экспериментов. Однако совпадение а/ с S не является общим правилом даже при хрупком разрыве в условиях одноосного растяжения в области температур Т <То разрушающее напряжение а/ не является напряжением распространения микротрещин (см. рис. 2.7), а соответствует напряжению, при котором выполняется условие зарождения микротрещин. Такая же ситуация наблюдается при хрупком разрыве в условиях объемного напряженного состояния, например при разрушении образцов с концентраторами и трещинами (см. подразделы 2.1.4 и 4.2.2). [c.72]

Использование в критерии хрупкого разрушения (2.11) характеристики материала S ставит задачу изучения зависимостей критического разрушающего напряжения от различных факторов температуры, предварительной деформации, истории [c.72]

На рис. 1.43 показана схематическая кривая прочностных состояний аморфного полимера. По оси абсцисс отложена температура ..no оси ординат — истинное напряжение в образце, равное отношению растягивающего усилия к фактическому сечению образца, соответствующему данной степени его растяжения. До температуры хрупкого разрушения полимер обладает хрупкой прочностью Охр, слегка понижающейся с ростом температуры в этом интервале температур предел вынужденной эластичности agg, показанный штриховой линией, выше хрупкой прочности Ojp. Выше Г р в полимере возникает вынужденная эластическая деформация, вызывающая преимущественную ориентацию молекул вдоль оси растяжения и связанное с этим упрочнение полимера. Поэтому в этом диапазоне температур прочность полимера растет, а предел вынужденной эластичности падает и при температуре стеклования обращается в нуль — полимер переходит в высокоэласти- [c.56]

Давно отмечавшаяся Н. Н. Давиденковым связь между двойникованием и хрупким разрушением подтверждена исследованиями Дж. Т. Хана, наблюдавшего за образованием трещин вдоль внутренних поверхностей раздела двойникования в феррите [4, с. 109]. Вероятно, при очень низких температурах хрупкому разрушению предшествуют двойники, а при менее низких температурах — сдвиги. Возможны и другие механизмы препятствий сдвигу, например, облако Коттрелла, вызывающее скопления (пришпиливание) дислокаций. [c.181]

Основной деформируемой структурной составляющей в конструкционной стали является феррит. Неравно.мерность распределения деформаций зависит от структуры зерен феррита и их связи с окружающей средой. В свою очередь, неравномерность распределения пластической деформации в зернах металла создает условия, при которых возможно разрушение без существенной пластической макродеформации тела. Это подтверждают, в частности, исследования Пашкова [81, результаты которых показаны на рис. 159, где представлена зависимость критической температуры хрупкого разрушения ферритно-перлитной стали от степени неравномерности распределения скольжений в объеме дефорлшрованного. металла. Размер Ь обозначает среднее расстояние. между смежными линнялги скольжения в зернах феррита деформированных стальных образцов, испытанных в совершенно [c.210]

Кривая предельного давления, рассчитанного для условий < эф 1.5 н К 0,7К1, не показана нарис. 241. Приэтом переход от вязкого разрушения к хрупкому может иметь место при диаметре сосуда более 2 м п при толщине стенки больше 400 мм. При меньшей толщине стенки предельный диаметр сосуда увеличивается. Разрушение сосуда предельных размеров будет носить смешанный характер, и возникновение трещины будет зависеть от наличия в оболочке местного трехосного напряженного состояния. С понижением температуры кривая вязких разрушений перемещается вверх, и предельное напряжение повышается. Одновременно кривая хрупких разрушений перемещается вниз, и значение Кг уменьшается. Ввиду этого при низких температурах хрупкое разрушение может иметь место при меньших размерах сосудов и других конструкций. [c.362]

В соединениях, выполненных аустенитными электродами на железной основе типа Э-10Х25Н13Г2 (кривая 1), наличие кристаллизационных и диффузионных прослоек в зоне сплавления, увеличение их ширины и твердости приводят к сдвигу критической температуры хрупкости Гк, в сторону положительных температур с появлением промежуточного диапазона температур хрупкого разрушения по этому участку. [c.436]

Прочность при низких температурах. Хрупкое разрушение стальных конструкций наблюдается особенно часто при низких температурах. Упомянутые выше случаи разрушения резервуаров а судов происходили при температурах ниже нуля. В условиях крайнего севера, где металлические конструкции и механизмы работаюг зачастую при температурах —40° и —50°, хрупкие разрушения, особенно часты, и проектирование сооружений, работающих в этих, условиях, требует особого внимания. Явление хрупкости стали при низких температурах получило название хладноломкости. Схематическое объяснение хладноломкости может быть следующее (А. Ф. Иоффе,. 1924 г.). Пластические свойства металла в сильной степени зависят от температуры, предел текучести с понижением температуры повышается. В то же время сопротивление отрыву практически не зависит от температуры. Поэтому при низких температурах условия перехода от хрупкого разрушения к пластическому меняются и отрыв становится возможным прежде, чем наступит пластическое состояние. В частности, и при растяжении может случиться, что образец разорвется прежде, чем появятся пластические деформации. Не у всех металлов оказывается возможным получить хрупкое разрушение при растяжении за счет понижения температуры металлы с гранецеитри-рованной решеткой сохраняют пластические свойства при весьма низких температурах, среднеуглеродистая сталь, весьма пластичная в обычных условиях, становится хрупкой при растяжении лишь при температуре жидкого водорода. При динамическом деформировании, предел текучести оказывается выше, чем при статическом, поэтому критическая температура хладноломкости, то есть температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому, повышается, В опытах Давиденкова Н. Н. (1936 г.), который испытывал на ударное растяжение цилиндрические образцы из среднеуглеродистой стали, критическая температура получилась —95° для крупнозернистой структуры и — 160° для мелкозернистой. При сложном напряженном состоянии, например в месте концентрации напряжений, условия перехода от пластического разрушения к хрупкому будут другими и критическая температура, определенная в этих условиях, отличается от критической температуры, найденной путем испытания гладких образцов иа растяжение. В настоящее время не существует теории, которая позволяла бы надежным образом производить расчеты на прочность в условиях низких температур с тем, чтобы предусматри вать возможность хрупкого разрушения, однако надлежащий выбор, материалов и соблюдение некоторых конструктивных и технологических предосторожностей позволяют избежать хладноломкости. [c.411]

Расчетное исследование НДС образцов из стали 15Х2МФА (рис. 1.4), подвергнутых растяжению в области низких температур, было проведено с целью анализа параметров, характеризующих сопротивление хрупкому разрушению материала [131]. Подробно результаты расчета и эксперимента будут изложены в подразделе 2.1.4. В настоящем разделе мы хотим продемонстрировать работоспособность метода решения упругопластических задач в части учета геометрической нелинейности. Дело в том, что перед разрушением испытанных образцов при Т = —100 и —10°С происходила потеря пластической устойчивости (зависимость нагрузки от перемещений имела максимум). Очевидно, что расчетным путем предсказать потерю несущей способности конструкции можно, решая упругопластическую задачу только в геометрически нелинейной постановке. При численном моделировании нагружение образцов осуществляли перемещением захватного сечения образца от этапа к этапу задавалось малое приращение перемещений [131]. При этом анализировали нагрузку, действующую на образец. Механические свойства стали 15Х2МФА, используемые в расчете, представлены в подразделе 2.1.4. На рис. 1.4 представлены зависимости нагрузки от перемещений захватной части образца. Видно, что соответствие экспериментальных данных с результатами расчета хорошее. Наибольшее отличие расчетной максимальной нагрузки от экспериментальной составляет приблизительно всего 3 % различие в среднеинтегральной деформации при разрушении образца е/ = —1п (1—i j) (i ) — перечное сужение нет- [c.32]

В заключение заметим, что рассмотренной кратине разрушения материала в диапазоне температур Го Г Гсм Тем — температура смены механизма разрушения) не противоречат и данные о фрактурах поверхности изломов [121, 122, 428]. При Т > Гсм условие хрупкого разрушения не выполняется ai < <Гар(еР), разрушение происходит по вязкому механизму — [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...