Разрушение клиновидной трещино

При ползучести выделяют два типа межзеренного разрушения так называемое разрушение клиновидной трещиной, обычно зарождающееся в точке встречи трех зерен, и кавитационное разрушение, при котором по границам образуются многочисленные мелкие поры, увеличивающиеся со временем и наконец сливающиеся и приводящие к полному разрушению образца. Даже сверхпластичные сплавы могут разрушаться за счет роста несплошностей. Рост пор при высоких температурах обеспечивается за счет диффузии вакансий. Большая пора в конце концов теряет свою равновесную форму и становится похожей на трещину. [c.161]

Все три вида разрушений встречаются в практике эксплуатации энергетических установок, и по морфологическим особенностям разрушения можно судить об условиях их работы. Так, вязкое разрушение часто имеет место при повышении температуры при работе труб поверхностей нагрева в условиях ползучести. Разрушение путем образования клиновидных трещин вызвано повышенным уровнем неучтенных расчетом напряжений в условиях стесненной деформации в зонах концентрации напряжений, а также может быть связано с охрупченным состоянием металла. Разрушение порообразованием обычно происходит в результате длительной эксплуатации. [c.13]

Вязкое разрушение при ползучести происходит при высоких уровнях нагрузок. Снижение нагрузок приводит к развитию меж-зеренного разрушения. В зависимости от уровня температур и напряжений разрушение происходит преимущественно по одному из двух типов —образование клиновидных трещин или образование пор. [c.13]

Величина приложенных напряжений при данной температуре определяет механизм зарождения и развития повреждений. При высоких напряжениях межзеренное разрушение происходит путем зарождения и роста клиновидных трещин, которые появляются на стыке трех зерен и распространяются по границам. Поэтому присутствие в структуре разрушенных деталей клиновидных трещин свидетельствует о высоком уровне напряжений, приближающемся к границе между областями а п б на карте механизмов ползучести и разрущения. [c.28]

Уравнение состояния механизма разрушения путем образования клиновидных трещин имело вид [c.93]

В области разрушения путем образования клиновидных трещин в тройных точках следует пользоваться уравнением [c.150]

При разрушении путем образования клиновидных трещин /иА= 51, а в случае межзеренного порообразования тЛ = 105. Следовательно, параметр тЛ реагирует на степень поврежден-ности. Судя по величине коэффициента т Л = 75,4, можно предположить, что в испытаниях второй партии металла механизм порообразования по границам зерен не получил существенного развития. [c.151]

Существует мнение ), что дальнейший рост образовавшихся трещин происходит в связи с диффузионными явлениями. Поскольку и клиновидные трещины и цепочки пор ) располагаются на границах зерен, роль необратимых деформаций в инкубационном периоде процесса разрушения оказывается большой. [c.593]

Для обоснования теоретической основы структурной модели суммирования повреждений рассмотрим ряд последовательных возможных вариантов разрушения при термоусталости и ползучести в интересующем нас диапазоне независимых переменных параметров (рис. 22). При ползучести целесообразно разобрать следующие три уровня напряжений Oj и Og, характеризующие соответственно внутризеренное, межзеренное с образованием клиновидных трещин и пор разрушение. [c.53]

При варианте ПА величина 0 = Oj, е = а -при ПБ величина а = а , я е = е . Наиболее сложно предсказать характер суммирования повреждений от термической усталости и ползучести при средних напряжениях вследствие большого числа механизмов длительного статического деформирования. С достаточной уверенностью можно сказать, что при малых амплитудах термического цикла и средних напряжениях ползучести происходит разрушение по границам зерен, так как в случае термической усталости материала имеет место проскальзывание по границам зерен, достаточное для зарождения клиновидных трещин. В результате возможно некоторое снижение суммарной относительной долговечности. [c.56]

В области повышенных температур (40—200° С) межкристал-литные трещины зарождаются быстрее в цинке с примесями (98,7 %), которые могут образовывать поры с вакансиями и перемещаться к границам зерен. Вследствие торможения миграции границ и уменьшения разности прочности тела зерна и его границы деформация сосредоточена по границам зерен, что приводит к образованию клиновидных трещин особенно вблизи тройных точек. Такой вид разрушения весьма характерен для ползучести и его возникновение связывают с проскальзыванием по границам зерен, которое, вероятно, вызвано переползанием дислокаций вдоль границ зерен и инициируется повышенной концентрацией вакансий. [c.114]

Разрушение 1 — внутризеренное 2 по клиновидным трещинам 3 — по порам [c.246]

Способ построения карт разрушения по уравнениям (16.1) - (16.4) исходит иэ очень упрощенных представлений о развитии разрушения при ползучести. Эго следует из предыдущей главы. Так, уравнение (16.2), описывающее время до разрушения для случая, когда разрушение происходит путем образования клиновидных трещин на стыках трех зерен и их дальнейшего роста, фактически основано на предположениях, что трещина достигает критической длины на одной грани зерна, а стыки трех зерен не являются препятствиями для роста трещины. [c.280]

Наиболее простая запись условия разрушения имеет вид max(е, (01, сог = е 1Л], где — предельная пластическая деформация при вязком разрушении. С помощью этого критерия на кривых ползучести можно выделить три участка, соответствующих разрушению I — по телу зерна II — по границам зерен с образованием клиновидных трещин III — по границам зерен с образованием микропор. Из уравнения (1.3) следует, что в пределах каждого участка удлинение при разрыве с достаточной точностью (вне зоны перехода от одного участка к другому) можно представить в виде соотношений 48] [c.23]

Развиваемая модель легко позволяет аппроксимировать кривые ползучести при растяжении (АфВ= 0) и сжатии (Л = 0). Пусть при длительном разрушении преобладает микромеханизм образования клиновидных трещин, причем i BJA можно принять в качестве малого параметра. Проинтегрировав уравнения состояния и разложив их в ряд по [х, получим в первом приближении следующее соотношение для времени хрупкого разрушения при взаимодействии микромеханизмов разрушения при ползучести [c.29]

В качестве примера в [55] рассмотрен случай, когда при длительном разрушении преобладает микромеханизм образования клиновидных трещин, а в качестве малого параметра принимается д = В/А. Проинтегрировав (2.38) и разложив их в ряд по [c.142]

Гидроцилиндр конструктивно исполнен таким образом, что в сечении представляет собой два цилиндра, разделенные тонкой стенкой. Изломы обоих гидроцилиндров имели характерное, однородное ио шероховатости строение излома, которое определяет усталостное разрушение детали из алюминиевого сплава при ее регулярном нагружении. Развитие трещины в цилиндре № 1 происходило от клиновидной зоны, расположенной у цилиндрической поверхности диаметром 60 мм (рис. 14.17). Указанная зона ориентирована перпендику.лярно цилиндрической поверхности и имела протяженность около 5 мм в глубину при ширине у поверхности около 1 мм. Рельеф излома зоны начального разрушения характеризовался растрескиванием материала, разупорядоченными фрагментами различной формы — типичными элементами рельефа поверхности при вскрытии материала по дефекту в виде направленных неметаллических включений. Граница между начальной зоной "А и зоной последующего роста трещины была четкой и свидетельствовала, что в начальной зоне разрушение материала произошло практически за счет хрупкого проскальзывания, а далее от границы дефекта происходило зарождение усталостной трещины вдоль всего контура начальной [c.754]

В работах [50, 66] была показана эквивалентность критериев разрушения Гриффитса и Баренблатта, основанных на балансе энергии и силах сцепления соответственно. Отметим, что важное следствие гипотезы Баренблатта заключается в сведении всех задач с трещинами к одномерной задаче, т. е. к одной клиновидной форме трещины. При рассмотрении баланса энергии в предыдущем разделе мы видели, что задача распространения трещины в композите явно не одномерная. Поэтому в следующем разделе будут даны соответствующая модификация и обобщение одномерной теории на случай многомерной задачи. [c.230]

Приложение к сталям более низких уровней циклических напряжений о = 50 МПа) вызывает незначительные упругие деформации металла и величина электродных потенциалов напряженных и ненапряженных образцов продолжительное время одинакова. На этом этапе разрушения в местах локализации напряжений у различных дефектов типа рисок, включений развиваются коррозионные поражения в виде клиновидных язв, перерастающих в коррозионно-усталостные магистральные трещины, что сопровождается соответствующим снижением потенциала. [c.52]

При интеркристаллитном разрушении наблюдаются клиновидные или круглые трещины. Трещина первого типа показана [c.83]

Как следует из работ [1, 9, 10, 69], трещины серебра являются предшественниками трещин разрушения, которые появляются в результате прогрессирующего изменения свойств вязко-упругого материала внутри трещин серебра . Такая трещина разрушения распространяется путем дальнейшего превращения материала в массиве в материал трещины серебра . Таким образом, перед концом трещины разрушения в таком полимерном материале имеется клиновидная зона предразрушения — зона трещины серебра , как указано на рис. 2 [177]. Изучение развития трещин в полиметилметакрилате (ПММА) было проведено в работах 1, 9, 10, 16—18, 119, 161, 170, 190, 194]. Так, в работах [14, 96 экспериментально установлено, что форма [c.20]

На рис. 1.10, в представлен пример разрушения пароперепускной трубы 0 133x17 мм в месте приварки ее к коллекторной трубе 0 325x43 мм в. зоне сварного шва. Рабочая температура этой трубы 565 °С. Основной тип разрушения — клиновидные трещины, распространяющиеся по границам зерен от тройных узлов. Разрушение произошло через 65 тыс. ч эксплуатации под действием высоких компенсационных напряжений. Морфология разрушения свидетельствует о том, что по температурносиловым условиям рассматриваемый узел работал в области а карты механизмов ползучести. Заметных структурных изменений в стали в процессе эксплуатации не произошло. [c.21]

На рис. 1.3 представлена карта типов разрушения при ползучести. Карта построена по результатам металлографического анализа разрушенных образцов стали 12X1МФ. Нижняя область относится к области чистого порообразования. Сплошными линиями ограничена переходная область между чистым порообразованием и областью, где разрушение идет путем образования клиновидных трещин и вязкого разрушения. Переход из одной области в другую идет постепенно, с широкой промежуточной областью, где наблюдаются все виды разрушения. Скачкообразной смены типов разрушения не происходит. Температурносиловые координаты нижней границы перехода от смешанного разрушения к области чистого порообразования удовлетвори- [c.10]

Клиновидные трещины образуются преимущественно в стыках трех зерен, развиваются вдоль одной из границ и связаны с заторможенным межзеренным проскальзыванием. Поперечные границы являются препятствием для распространения трещин, поэтому на начальной стадии процесса разрушения трещины распространяются от одного узла границы до другого. Чаще всего клиновидные трещины образуются при перегревах в паропере-гревательных трубах из стали 12Х18Н12Т, в перлитных сталях в местах затрудненной деформации — там, где имеется сочетание высокотемпературной малоцикловой усталости и ползучести, а [c.13]

Микроморфология разрущения в зоне магистральной трещины носит двойственный характер. В основном разрущение идет по границам зерен за счет образования клиновидных трещин. С другой стороны, в зоне клиновидных трещин впереди фронта магистральной трещины и рядом с ней имеется значительное количество пор ползучести. В металле диска далее по периметру вне зоны видимой трещины и микротрещин имеются зародыщи пор, выявляемые методами оптической и электронной микроскопии. Следовательно, в зоне концентрации напряжений идет процесс порообразования. При периодических перегрузках, которые могут иметь место в пусковой период работы ротора, в металле, пораженном порами, происходит образование клиновидных межзеренных трещин в пределах зерна. В устье трещины за счет ускорения процессов диффузий в поле повышенных напряжений и межзеренного проскальзывания происходит образование крупных карбидов и снижается трещиностойкость стали. В дальнейшем процесс разрушения идет с ускорением и завершается смешанным разрушением. [c.47]

Результаты металлографического анализа показали, что в пределах эксперимента характер разрушения изменяется от образования клиновидных трещин до развития межзеренных пор. На основании этого все экспериментальные данные разделены на две группы. Математическая обработка результатов испытаний каждой группы проводилась раздельно, и получено два семейства коэффициентов, т. е. два уравнения состояния типа (3.7), по которым рассчитаны первичные кривые для всех режимов испытаний стали 15Х1М1Ф,. [c.93]

Таким образом, в зависимости от сочетания параметров нагружения преобладают или диффузионные, или дислокационные механизмы разрушения или их действие приблизительно одинаковое. Следовательно, разрушение преимущественно межзеренное с образованием клиновидных трещин при низких амплиту-56 [c.56]

В зонах сварки или в местах концентрации напряжений разрушение вызывается ростом одной трещины. На рис. 5.34 показана трещина (табл. 5.1), образовавшаяся в зоне термического влияния сварки, в сварном соединении паропровода. На некоторых границах зерен возникают вторичные трещины, однако отчетливо видна одна магистральная трешдна. Картина разрушения при ползучести зажимного болта по основанию стержня и вид трещины, распространявшейся в материале болта, приведены на рис. 5.35. Видно, что клиновидная трещина распространялась вдоль границы зерен. [c.162]

НИЯХ стали S15 обнаружили резкое изменение наклона прямых, характеризующих рассматриваемые зависимости в области малых амплитуд деформации. Кроме того, во всех случаях при испытаниях с циклом нагружения медленно—быстро обнаружили самую низкую усталостную долговечность. При одинаковой частоте нагружения с циклом быстро—медленно долговечность оказалась несколько меньше, чем при испытаниях с симметричным циклом нагружения. Можно предположить, что при большой разнице скоростей деформации и I ёс (10 или 10 ) даже при сравнительно низких температурах проявятся аналогичные закономерности. Результаты испытаний сплава NAR log Z представлены на рис. 6.62. Для цикла нагружения медленно—быстро обнаружили наибольшее падение усталостной долговечности. При испытаниях с циклом нагружения быстро—медленно усталостная долговечность имеет промежуточную величину между долговечностями, соответствующими симметричным циклам нагружения быстро—быстро и медленно—медленно. Описаны [81—86] и другие аналогичные результаты. Механизм образования и роста трещины в образцах в этих экспериментах можно представить следующим образом. При испытаниях с циклом нагружения медленно—быстро в образцах образуется большое число трещин, эти трещины вызывают образование пустот и клиновидных трещин на границах зерен. В отличие от этого при испытаниях с циклом быстро—медленно возникает сравнительно острая трещина от поверхности образца, эта трещина распространяется через зерна [81, 84]. При симметричном цикле нагружения быстро—быстро происходит транскристаллитное разрушение, при котором наблюдается усталостная бороздчатость. При испытаниях с циклом медленно—медленно часто [24, 26, 87, 88] наблюдают на изломе зернограничные фасетки, аналогичные возникающим при разрушении в результате ползучести. Микроструктуры, характеризующие накопление зернограничного скольжения при пилообразных циклах нагружения, показаны на рис. 6.6. [c.240]

Уже в 1957 г. было высказано сомнение [ 453], что механизм разрушения за счет развития трещин является специфическим типом повреждений и разрушения при ползучести наблюдавшиеся клиновидные трещины в действительности были результатом зарождения пор на стыках трех зерен и их дальней шёго роста. Мнение о том, что накопление повреждений за счет развития трещин не следует считать процессом, который может при определенных внешних условиях (температуре, напряжении) доминировать над накоплением кавитационных повреждений, в последние года, по-видимому, преобладает (см., например, [454, 455]). Этот же вывод вытекает из анализа многочисленных экспериментальных данных. Так, сканирующая электронная микроскопия позволила "заглянуть" внутрь трещины, и приведенный на рис. 15.21, б снимок демонстрирует, что клиновидная трещина (рис. 15.21, а), как бы она ни зародилась, растет, вероятнее всего, "кавитационно" [376]. [c.269]

I - хрупкое разрушение П - межкристаллитное разрушение при лолзучести Щ - поры IV - клиновидные трещины и поры V -внутрикристаллитное разрушение при ползучести VI - пластическое разрушение VII динамическое разрушение YIII - клиновидные трещины. [c.278]

Изучение физической природы разрушения при ползучести в широком диапазоне изменения напряжения, скорости процесса температуры и времени показывает, что для длительных процессов высокотемпературной ползучести, когда упрочнением можно пренебречь, достаточно ограничиться двумя структурнйми параметрами 0)1 и 0)2, отражающими накопление повреждаемостей соответственно от максимальных нормальных напряжений (клиновидные трещины на стыках границ зерен) и максимальных касательных напряжений (микропоры на границах зерен). Два вида накопления микроповреждаемости от действия нормальных и касательных напряжений отражают дуализм микроповреждаемости при ползучести и позволяют повысить точность описания процесса деформирования и разрушения на большой временной базе как при статическом нагружении в условиях растяжения, так и при сложном напряженном состоянии и знакопеременном нагружении. [c.22]

При оценке долговечности конструкций при сложном напряженном состоянии необходимо располагать данными о полях деформаций, фронтах развитля повреждений от нормальных и касательных напряжений. Условие max е, шь iD2 =le Ul] позволяет при этом определить место начального разрушения. Так, при испытаниях образцов с надрезом в условиях вязкого разрушения трещины берут начало у дна выточки. В области образования клиновидных трещин начало разрушения совпадает с областью максимальных нормальных напряжений при ползучести, несколько удаленной от дна выточки, В области хрупких разрушений путем образования микропор начальная трещина также образуется у дна выточки. Смешанному разрушению соответствуют промежуточные значения радиуса между дном выточки и точкой максимальных нормальных напряжений. При этом общая картина изменения пластической деформации сохраняется. На рис. 2.1 показана зависимость пластической деформации образцов со спиральным надрезом от температуры испытания в условиях заданной номинальной скорости ползучести. Уменьшение деформации пластичности с температурой связано с переходом к хрупкому разрушению с образованием клиновидных трещин, повышение пластичности при дальнейшем увеличении температуры бус-ловлено переходом к разрушению путем образования микропор на. границах зерен. [c.24]

Модель Ю. Н. Работнова с одним структурным параметром со, развитая в работах С. А. Шестерикова, значительно расширила возможности применявшихся ранее теорий разрушения при ползучести. На рис. 2.5 приведены результаты исследования длительной прочности и пластичности стали 20Х12ВНМФ на базе 10 ч. Когда показатель ползучести т равен показателю п на кривой длительной прочности, предельная пластическая деформация не меняется с увеличением времени испытания. При переходе к меж-зеренному разрушению с образованием клиновидных трещин на кривых длительной прочности фиксируется характерный перелом а предельная пластическая деформация убывает со временем в соответствии с соотношениями Работнова. [c.26]

Рис. 2.5. Зависимости длительной прочности и предельной пластической деформации при вязком и хрупком (с образованием клиновидных трещин) разрушениях стали 20Х12ВНМФ для температур ° С

Изменение свойств в працессе эксплуатации. Изменение свойств материалов в процессе эксплуатации влияет на кинетику деформирования и накопления повреждаемости при ползучести. Следовательно, его необходимо учитывать при дальнем прогнозировании ресурса. Например, в жаропрочных сталях перлитного класса увеличение предела текучести приводит к уменьшению показателя к уже при малом времени разрушения, что способствует более раннему переходу к межзеренному разрушению с образованием клиновидных трещин. При этом зависимость предельной пластической деформации от времени испытания более сильная. Уменьшение предела текучести, в частности, вследствие разупрочнения при длительной эксплуатации, повышает интенсивность процесса [c.30]

В настоящее время известны три типа разрушения внутризерен-ное, которое наступает при воздействии высоких напряжений за относительно малое время испытаний, исчисляемое десятками (при высокой температуре), или сотнями при невысокой температуре) часов межзеренное, возникающее вследствие образования и развития клиновидных трещин на стыках трех зерен — при длительности испытаний, исчисляемой сотнями и тысячами часов межзеренное, возникающее вследствие образования и роста пор по границам зерен,— при весьма большом времени воздействия малых нагрузок. При достижении продолжительности испытаний, при которой происходит разрушение по порам, можно выполнять экстраполяционные расчеты практически на неограниченные сроки службы материала. Однако при этом необходимо использовать температурновременные методы, учитывающие последовательности изменения областей с разными типами разрушения, например метод обобщенных диаграмм. [c.48]

Неравномерность деформирования различных элементов структуры (зерен, границ зерен, двойников) приводит к возникновению высоких напряжений в микрообъемах металла, особенно в местах стыков зерен, и образованию треш,ин (клиновидного характера) по границам зерен и двойников, предшествуюш,их разрушению образца [19]. Развитие трещины при более низких напряжениях, свойственных правой ветви кривой длительной прочности, связано с разупрочнением границ зерен, с появлением на границе микропор, число и размеры которых возрастают по мере увеличения длительности действия температуры и напряжения. [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...