Механизмы замедленного разрушения

Механизмы замедленного разрушения 296 [c.479]

Холодные трещины развиваются по механизму замедленного разрушения и появляются в сварных соединениях спустя некоторое время после окончания процесса сварки, исчисляемое часами или сутками, с внезапным хрупким (транскристаллитным) характером повреждения металла. Трещины такого типа ориентированы вдоль и/или поперечно шву. [c.371]

Разумеется, механизмы замедленного разрушения различны для различных материалов, нагрузок, условий эксплуатации и т. д. К числу наиболее распространенных видов замедленного разрушения относится, например, усталостное разрушение, разрушение от действия агрессивных сред, разрушение к условиях ползучести, дли-вязкоупругих полимерных материа- [c.134]

В зависимости от материала нити наиболее существенными механизмами замедленного разрушения волокна могут служить следующие процессы [c.102]

В настоящее время механизм замедленного разрушения закаливающихся сплавов и образования холодных трещин при их [c.154]

Рассмотренный выще механизм замедленного разрушения справедлив применительно не только к закаливающимся сталям, но и к сплавам титана с высоким пределом текучести [2, 83]. При этом следует отметить, что избыточная концентрация вакансий в сплавах титана должна быть ниже, чем в сталях, в связи с малым объемным эффектом и высокой температурой -превращения. Это может служить одной из причин более длительного разрушения титановых сплавов с высоким пределом текучести по сравнению с закаленной сталью. Основные источники избыточной концентрации вакансий в титановых сплавах закалка с высоких температур (околошовная зона) и значительная локальная деформация по границам зерен и плоскостям спайности при выделении гидридной фазы. [c.158]

Таким образом, деление сплавов титана на сплавы с высоким и низким пределами текучести в свете проведенного выше анализа возможных механизмов замедленного разрушения справедливо в той мере, в какой предел текучести определяется упрочнением твердого раствора примесными атомами вследствие эффективной блокировки ими дислокаций. [c.159]

Детальный анализ механизма замедленного разрушения и образования холодных трещин приведен в работе [16]. При рассмотрении этого механизма исходят из того, что границы зерен имеют пониженную сопротивляемость сдвигу по сравнению с телом зерна, а зерна способны к упруго-вязкому скольжению по границам при деформировании с малыми скоростями или при повышенных температурах. Это объясняется тем, что на поверхностях раздела зерен отсутствует сопряженность кристаллической решетки и концентрация искажений и дефектов кристалли- [c.577]

Особенности и механизмы замедленного разрушения [c.35]

Для подтверждения развиваемых представлений о механизме замедленного разрушения наводороженной стали испытывали надрезанные образцы стали ЗОХГСНА (закалка в масле с низким отпуском) после кадмирования в цианистом электролите при плотности тока 200 А/м на толщину 9 мкм и выдержки их в кипящей воде в течение 30 мин. Испытание производили по следующей схеме. [c.212]

Механизм межкристаллического разрушения при образовании очагов замедленного разрушения может быть объяснен тем, что максимальные плотность дислокаций и интенсивность МПД приходятся на приграничные зоны зерен. Это обусловлено тем, что мартенситное превращение начинается в центральных частях зерен в верхней части температурного интервала превращения, а заканчивается в приграничных зонах в нижней части этого интервала. Кроме того, при образовании пластинчатого мартенсита его иглы при выходе на границы зерен вызывают в зонах, примыкающих к ним, появление высоких плотности дислокаций и уровня микронапряжений. При длительном нагружении по границам зерен развивается локальная МПД, в результате чего реализуется межкристаллическое разрушение по схеме Зинера — Стро, предполагающей относительное проскальзывание и поворот зерен по границам (рис. 13.29). [c.531]

Большая часть экспериментальной работы, выполненная в этом направлении, была проведена на стеклопластиках — эпоксидных или полиэфирных. Поскольку прочность стекла сама по себе зависит от времени (как показано в разд. II), многие полагают, что длительная прочность стеклопластиков связана лишь с длительной прочностью стекла. В [34] показано, что разрушение композита под нагрузкой может произойти, даже если прочность волокна не зависит от времени. К сожалению, большая часть экспериментальной работы в [34] осуществлена на стеклопластиках, но даже в этом случае экспериментальные результаты показывают, что принятая там модель разрушения (развиваемая здесь) справедлива. Кроме того, некоторые предварительные исследования по длительной прочности эпоксидных углепластиков показали, что этим материалам свойствен механизм задержки разрушения [33], хотя, по-видимому, угольные волокна и не подвержены статической усталости. Модель замедленного разрушения, которая ранее была опубликована в [34], будет рассмотрена ниже. [c.285]

До сих пор мы обсуждали механическое поведение волокнистых композитов в условиях длительного нагружения. Мы видели, что как матрица, так и волокно дают вклад в процесс замедленного разрушения, каждый своим собственным путем и посредством различных механизмов. Не меньший интерес представляет реакция композита на внешние нагрузки, прикладываемые с разными скоростями деформации. В особенности интересно знать, как влияет повышение скорости деформации на разрушение композиционного материала. [c.316]

Несомненный практический интерес представляют данные по влиянию атмосферы на развитие замедленного разрушения образцов, свернутых в спираль. Эти данные необходимо учитывать при длительной эксплуатации аморфных сплавов в принудительно деформированном состоянии. Оканчивается гл. 8 кратким, можно сказать, перечнем предложенных до настоящего времени механизмов пластической деформации. Более детально ознакомиться с моделями пластической деформации можно по обзору [10]. К сожалению, в кинге не нашли отражения важные с практической точки зрения вопросы, касающиеся изменения механических свойств в результате структурной релаксации. [c.20]

Несмотря на столь явную простоту во влиянии на свойства, прояснить механизмы этих явлений не удавалось. Полагают, однако, что В и Zr сегрегируют к границам зерен (вероятно, из-за того, что по своему атомному размеру на 21-29 % превосходят или уступают элементу-растворителю). Коль скоро в условиях замедленного разрушения суперсплавов (при испытаниях на длительную прочность) трещины распространяются по границам зерен, важность этой роли В и Zr становится вполне очевидной. [c.158]

При напряжениях, меньших протекает процесс обратимой ползучести (последействия), идущий с весьма малой деформацией и обычно не учитываемый. При температурах меньших 0,5 Т,гл, но напряжениях выше а р, устанавливается низкотемпературная ползучесть, имеющая неустановившийся характер. Так как зависимость деформации от времени для этого вида ползучести выражается логарифмической функцией, то она называется логарифмической ползучестью. Ее скорости малы, а механизм связан с флуктуациями термических напряжений до уровня, способного вызвать дополнительную пластическую деформацию с течением времени. Поскольку с возрастанием деформации флуктуации напряжений приводят к дополнительному упрочнению материала, с ростом деформации ее дальнейшее протекание все более затухает и скорость ползучести снижается. Исключением из этого общего случая является, например, замедленное разрушение закаленной стали, при которой в результате значительной неупорядоченности границ зерен и насыщенности их вакансиями и в условиях низкотемпературной ползучести возможно образование межзеренных трещин [87]. При напряжениях, близких к пределу прочности, можно вызвать разрушение образцов технического железа даже при отрицательной температуре (—60 С). В этом случае можно полагать, что процесс логарифмической ползучести при таких высоких напряжениях приводит к образованию шейки в образце, что и вызывает разрушение в отличие от затухания процесса деформирования при умеренном уровне напряжений. [c.18]

Вопросы влияния внешней среды на прочность материалов относятся к наиболее важным и слабо изученным проблемам механики разрушения. Многообразны и сложны явления локального разрушения в конце трещины, вызывающие докритическое развитие начальных трещин и замедленное разрушение конструкции. Основная задача теории заключается в обособлении отдельных механизмов локального разрушения и создании достаточно простых и надежных математических моделей. [c.364]

Таким образом, выявляется один из механизмов замедления развития разрушения композита при уменьшении прочности связи между компонентами, Изучение этих эффектов позволяет также ставить вопрос об оптимальной величине прочности связи, которая обеспечивает монолитность материала и перераспределения напряжений, с одной стороны, а с другой — обеспечивает затухание динамических процессов разрушения и необходимую вязкость разрушения композита в целом. [c.156]

Среди различных видов межзеренного коррозионно-механического разрушения, восприимчивость к которым растет при развитии отпускной хрупкости, важнейшим является водородное охрупчивание в варианте замедленного разрушения. Практическую опасность этот вид охрупчивания представляет, по-видимому, только для сталей, склонных к отпускной хрупкости [210, 212]. Однако остается не вполне ясным, существует ли некоторое специфическое взаимодействие между атомами водорода и фосфора (сурьмы), приводящее к синергетическому воздействию этих примесей на сопротивление разрушению (например, повышение концентрации водорода перед вершиной межзеренной трещины, связанное с адсорбцией здесь фосфора), или речь идет об аддитивном, независимом воздействии (например, фосфор (сурьма) лри развитии отпускной хрупкости снижает вязкость разрушения стали, а водород только обеспечивает действие механизма докритического подрастания трещины). Без решения этого вопроса невозможно рассчитать долговечность изделий, эксплуатируемых в водородсодержащих средах, и обосновать оптимальный выбор стали. [c.210]

Значительным шагом вперед в раскрытии механизма образования холодных трещин при сварке и закалке было установление непосредственной связи между местным неравномерным нагревом и склонностью закаленной стали к замедленному разрушению под действием статической нагрузки при температурах, близких к комнатной [80]. [c.153]

Хотя общие закономерности замедленного разрушения свойственны всем металлам, тонкости механизма за- [c.182]

На основании описанных выше результатов зарождение и развитие трещин при замедленном разрушении сплавов можно представить следующим образом. В нагруженном образце с надрезом происходит перемещение водорода в зоны трехосного растяжения. Когда концентрация водорода в зоне трехосного растяжения превысит критическую, зарождается трещина. Далее в поле напряжений происходит непрерывная транспортировка атомов водорода к устью трещины, что облегчает ее развитие. Зародившись в объеме образца, трещина затем выходит на поверхность. Живое сечение образца постепенно уменьшается и, наконец, происходит катастрофическое развитие трещины и разрушение образца. Перемещение водорода в эту зону при небольших напряжениях может происходить путем восходящей диффузии, а при больших напряжениях — за счет транспортировки водорода перемещающимися в поле напряжений дислокациями. При высоком уровне действующих напряжений развитие замедленного разрушения, обусловленного водородом, сходно с механизмом водородной обратимой хрупкости шестого вида. [c.446]

Причины и механизм образования трещин в титановых сплавах менее исследованы, чем для сварки легированных сталей. Установлено, что они имеют характер замедленного разрушения. При этом период до разрушения значительно больший, чем у сталей, и может достигать нескольких десятков суток. Образование трещин связывают с метастабильным [c.68]

Как поясняется механизм образования холодных трещин при сварке с привлечением теории замедления разрушения В чем смысл схемы Зинера [c.327]

В главе II рассмотрены механизмы, энергетические характеристики и кинетика замедленного разрушения сплавов титана и их сварных соединений (образования холодных трещин) при температурах, близких к комнатной. Особое внимание уделено анализу отрицательного влияния кислорода [c.7]

Результаты испытаний на замедленное разрушение свидетельствуют о весьма существенном влиянии газов на механизм разрушения сплавов [c.39]

Влияние кислорода и азота на механизм, кинетику и энергетические характеристики замедленного разрушения [c.52]

Были осуществлены и изгибные испытания однонаправленных стекло-эпоксидных образцов в условиях разрушающих нагрузок [33] результаты, показавшие большой разброс, оказались близки к данным, полученным при растяжении (рис. 20). Предполагалось, что поскольку при изгибных испытаниях возникает как растяжение, так и сжатие (дополнительно к сдвигу), то сначала нужно изучить временной механизм при сжатии. Объединяя его с механизмом замедленного разрушения при растяжении, уже можно проанализировать задачу изгиба и определить способ разрушения при различных комбинациях волокно — матрица. [c.296]

Одним из важных требований к материалам активной зоны реакто-в является низкое поглощение водорода. Степень наводораживания ркониевых сплавов при длительной эксплуатации определяется преж-всего интенсивностью коррозии и температурой. Наводораживание иводит к понижению пластичности и трещиностойкости сплавов, а деление хрупких гидридов в зонах концентрации напряжений может 1ть причиной разрушения изделий за счет образования и роста гид-дных трещин по механизму замедленного разрушения при температу-эксплуатации. [c.361]

При реализации механизма замедленного разрушения поверхность разрушения приобретает межкристаллитное строение. Отчетливо выявляется характерная огранка поверхности разрушения (рис. 5.68), возникающая при распространении хрупких трещин по границам кристаллитов. Часто видны трещины уходящие в глубь металла. Такая же картина разрушения выявлена при изучении влияния водорода и приложенного напряжения на высокопрочную (а 2 = 1200 МПа) сталь 38ХНЗМФА в закаленно-отпущенном состоянии [187]. Испытания на замедленное разрушение проводили при комнатной температуре, нагружая стандартные призматические с острым надрезом (угол раскрытия 45°, радиус основания надреза р = 0,22 мм, наведенная усталостная трещина) образцы с постоянно действующим изгибающим моментом (по схеме чистого изгиба). Источником водорода служил [c.297]

При еще меньших напряжениях скорость движения дислокаций становится настолько малой, что термическая диффузия, стремящаяся распределить атомы равномерно, преобладает пад накоплением водорода в голове скопления дислокации из-за транснортировки атомов водорода. По той же причине не успевают образоваться достаточно мощные сегрегации водорода в голове растущей трещины. В итоге металл деформируется и разрушается вязко. Возможно, что при еще больших длительностях нагружения (более 100 ч), разрушение вновь принимало бы хрупкий характер, так как при низких напряжениях меняется механизм замедленного разрушения — основную роль в разрушении начинает играть направленная диффузия водорода в поле напряжений. [c.447]

Механизм замедленного разрушения поясняет схема Зинера (рис. 189). Вследствие упруго-пластического скольж ия зерен по границам, ориентированным в направлении нормальных напряжений а, под действием последних происходит релаксация касательных напряжений т и накопление нормальных напряжений на поперечных границах. Мартенситное превращение (как и понижение температур) исключает раз- Рис. 189. Схема Зинера. витие упруго-пластических деформаций в [c.325]

Кинетика и механизмы замедленного разрушения сплавов титана были изучены авторами [5, 56] по методике ИМЕТ-4 [1]. Плоские образцы длиной 100 мм, шириной 20 мм и толщиной 2—3 мм с двусторонним надрезом на глубину 8,5 мм и радиусом в вершинах 1 мм из основного металла или со сварными точками подвергали воздействию постоянной растягивающей нагрузки при комнатной температуре с измерением пластической деформации в процессе выдержки до разрушения. Для исследований процесса замедленного разрушения металла в околошовной зоне образцы проплавляли (при помощи аргонодуговой горелки с вольфрамовым электродом) с каждой стороны надреза так, чтобы околошовная зона располагалась в месте надреза. После этого образцы сразу устанавливали в сгойки машины и нагружали [c.38]

Водород даже при малом содержании наиболее резко ухудшает свойства титана. Хотя содержание водорода при нагреве снижается, водород, находящийся в пересыщенном твердом растворе, вьщеляется в виде гидридов титана (TiH2), которые сильно охрупчивают титан и способствуют образованию холодных трещин по механизму замедленного разрушения. Кроме того, водород вызывает образование пор. В связи с этим обстоятельством допустимое содержание водорода в металле ограничивают 0,01 % и принимают меры к устранению возможности наводороживания металла (например, сварочную проволоку подвергают вакуумному отжигу). [c.333]

Наблюдаемое замедление разрушения может быть объяснено проявлением двух механизмов увеличения инкубационного периода (контролируется по параметру Nt) и уменьшения скоростя [роста трещины (по параметру т). Проявление первого механизма наиболее значительно при потенциалах, соответствующих регламентированным значениям катодной защиты. По мере снижения абсолютной величины потенциала влияние первого механизма на рост трещины уменьшается. С другой стороны, наиболее сильное проявление второго механизма отмечалось на образцах бев внешней поляризации. С увеличением аОсо- [c.36]

Такое предположение позволяет сделать сопоставление данных работ [61] и [96]. В обеих работах исследовали один и тот же Ti-сплав с параметрами структуры, характеризуемыми крупными а -пла-стинами в первичных (3]5,-зернах размером 0,5-1 мм. В работе [43] при выдержке материала под нагрузкой в течение нескольких минут изменения СРТ по сравнению с х = О не отмечали. В работе [96] при выдержке произошла смена механизма разрушения с вязкого внутризеренного, которому отвечал бороздчатый рельеф излома, на межсубзеренный с фасеточным рельефом излома, что сопровождалось сокращением в 16 раз периода роста трещины. В связи с фактом возрастания скорости роста трещин было подчеркнуто [96] наличие в материале 0,004 % Н2. Это количество Н2 достаточно мало по массе, но в другой работе [81] при длительном статическом нагружении образцов из сплава 0Т4 по схеме Трояно при объемной доле Н2 в 0,003-0,005 % наблюдали их замедленное разрушение и увеличение СРТ при высоком уровне напряжений. Такое разрушение, как говорилось выше, сопровождалось образованием гидридов и развитием трещин по ним. Но в работе [61] снижение долговечности было объяснено диффузией имеющегося в материале Н2 в полосы скольжения. Если это так, то при выдержке данный процесс должен сопровождать и рост трещины, способствуя охрупчиванию материала, однако это в работе [60] не наблюдалось. Поэтому только наличием в сплаве Н2 нельзя объяснить снижение периода зарождения трещины и увеличение СРТ. По всей вероятности, имелась некоторая субструктурная особенность состояния материала по межфазпым границам, которая вызывала рост трещины по ним в течение выдержки под нагрузкой или охрупчивание по плоскостям скольжения в монофазном материале. [c.368]

В связи с рассмотренными гипотезами о механизме влияния межкристаллитной внутренней адсорбции примесей, ответственных за отпускную хрупкость, на водородное охрупчивание (4 /) — усиление абсорбции атомарного водорода на поверхности металл - электролит (2) - повышение локальной концентрации водорода на границах зёрен с примесями в зоне предразрушения (3) - аддитивное воздействие примесей и водорода на, когезивную прочность границ, интересны результаты [219, 2201. В этих работах рассмотрена кинетика заоождения и роста микротрещин, развивающихся в твердых растворах се-железа с Р, 8 и С без внешних механических напряжений под действием давления молекулярного водорода, заполняющего полость трещин и достигающего по оценкам [220] 1800 МПа. При этом условия ввода водорода в металл (катодное насыщение из N2804 с добавкой промотора наводороживания АвзО,, высокие плотности катодного тока) были такими, что позволяли не учитывать механизм (1), Средняя концентрация Н в твердом растворе в равновесии с в трещинах по оценкам работы [219] составляла (6 — 60) Ю , т.е. была выше локальной концентрации атомов Н 8 зоне предразрушения перед вершиной растущих трещин в сталях, склонных к замедленному разрушению в водороде. Это обстоятельство вместе с отсутствием существенной восходящей диффузии водорода к вершине в мягком железе, позволяло не учитывать при объяснении влияния примесей на сопротивление водородному охрупчиванию и гипотезу (2). [c.180]

К настоящему времени механизм замедленного хрупкого разрушения не установлен с достаточной полнотой из-за многообразия процессов, протекающих в металле, находящемся под постоянной нагрузкой. В работах [210, 214] механизм образования трещины при замедленном хрупком разрушении рассматривается на основе представлений о пониженном сопротивле1П1н границ зерен сдвигу гю сравнению с телом зерна и о способности зерен к упруго-вязкому течению по границам. При приложении внешних напряжений по границам зерен происходит деформация, пропорциональная касательному напряжению на границе. Хотя в макрообъемах, больших по сравнению с размерами зерен, деформация может протекать однородно, в микрообъемах деформация происходит неоднородно, так как в области стыка зерен не происходит их относительного перемещения. Стык действует как запирающий механизм, препятствующий относительному перемещению соседних зерен, в результате чего создается напряжепное состояние, при котором на стыке зерен возникает сильная концентрация напряжений, приводящая к гидростатическому растяжению. Напряжения на стыках зерен возрастают под действием приложенных внешних напряжений до тех нор, пока пе будет достигнута теоретическая прочность и па стыке зерен не возникнет трещины. [c.180]

Склонность к ХТ наблюдается при сварке некоторых высоколегированных термоупрочняемых алюминиевых сплавов систем А1 - Мп - Zn и А1 - 2п - М - Си. Природа и механизм образования трещин еще недостаточно исследованы. Их возникновение связывают с выделением хрупких интерметаллидных фаз в процессе старения при охлаждении во время сварки и в послесварочный период. В результате дисперсионного твердения имеет место относительное упрочнение тела зерна по отношению к приграничным зонам. В ходе релаксации сварочных напряжений происходят локальное накопление пластических деформаций на границах зерен, их перенапряжение и замедленное разрушение. [c.68]

Логан [3] сообщил о замедленном разрушении высокопрочных сталей (с временным сопротивлением приблизительно 1,8ГН/м ), экспонированных в кипящем 3,5%-ном растворе NaOH под напряжением 1,38 ГН/м . Трубчатые образцы были одновременно нагружены и затем извлечены через определенный промежуток времени из коррозионной среды. При этом во всех случаях прежде чем происходило растрескивание образцов, наблюдалась диффузия водорода через стенки трубок. На основании этих экспериментов был сделан вывод о том, что водородное охрупчивание является основой механизма разрушения. [c.269]

Модели Коттрелла, Орована, Фриделя [64—66] и других авторов, основанные на анализе явлений при пересечении дислокаций или при разрезании дислокационной сетки полосой скольжения, для рассматриваемого нами случая вряд ли пригодны, так как в металлах с гексагональной решеткой пересекающиеся системы скольжения при низкой температуре отсутствуют. Весьма медленное развитие процесса деформации при испытании сплавов титана на замедленное разрушение вновь позволяет сделать предположение о возможной существенной роли избыточных вакансий в механизме зарождения трещин. При этом в качестве основного источника вакансий считают само скольжение, в процессе которого вакансии образуются при [c.46]

Для анализа энергии активации процесса замедленного разрушения можно использовать результаты опытов, в которых авторы определяли влияние температуры испытания на характер изменения временной зависимости прочности различных сплавов титана [56]. Результаты оценки энергии активации подтвердили различия в механизмах процесса замедленного разрушения сплавов титана с высоким и средним пределами текучести. Выше эти различия были показаны на основе анализа особенностей микропластиче-ской деформации, образования и развития зародышевых трещин (см. 5). В сплавах титана с высоким пределом текучести зарождение трещин при испытаниях на замедленное разрушение происходит по границам зерен, а в сплавах с низким и средним пределами текучести (ниже 80—90 кПмм ) — в полосах скольжения в процессе развития значительной внутризеренной деформации. [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...