Трещины зарождение в металлах

Прямое динамическое внедрение твердой абразивной частицы в поверхность контакта создает исключительно благоприятные условия для зарождения в металле хрупких трещин, легко соединяющихся с другими такими же трещинами, образующимися при внедрении соседних зерен абразива. В этих условиях достаточно очевидна отрицательная роль неоднородностей строения и свойств поверхностного слоя, обусловленных структурной неоднородностью, местным наклепом и присутствием в структуре поверхностного слоя хрупких фаз (карбидов, ба-ридов, нитридов и т. д.). Эти факторы, безусловно, облегчают зарождение хрупких трещин, их развитие и последующее слияние с другими трещинами и тем самым снижают износостойкость металла при ударе [52, 54]. [c.5]

Наличие и вид этих двух зон объясняется следующим образом. Непосредственной причиной усталостного разрушения является зарождение в металле микроскопической трещины. Эта [c.405]

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]

Под разрушением понимают процесс зарождения и развития в металле трещин, приводящий к разделению его на части. Разрушение происходит или в результате развития нескольких трещин или слияния рядом расположенных трещин в одну магистральную треп ину, по которой происходит полное разрушение. [c.50]

Зарождение трещин в металлах с г. п. у. решеткой наблюдается в результате перемещения дислокаций по базисной плоскости с образованием дислокационной стенки (рис. 225, е). Величина касательных напряжений может оказаться столь значительной, что произойдет разрыв дислокационной стенки части дислокационных стенок расходятся, а нормальные к плоскости скольжения напряжения Стр, увеличивающиеся с ростом угла разориентации, вызывают появление трещины. Условия возникновения трещины приближенно записываются в виде l,3eG [c.428]

Как известно, водород широко применяется во многих отраслях техники и промышленности. Вместе с тем, обусловленное водородом повреждение металлов считается в настоящее время причиной многих аварий и катастроф, приносящих значительный ущерб. Среди разнообразных проявлений вредного влияния водорода на механические свойства (предел прочности, пластичность, характеристики усталости, ползучести и т. п.) особого внимания заслуживает обусловленное водородом облегчение зарождения и роста трещин в металлах. Связано это с тем, что независимо от того, насколько совершенны технология и качество изготовления, практически все конструкционные материалы и изделия из них содержат дефекты (или врожденные, или возникшие в процессе эксплуатации). При этом водород, воздействующий на металлы, значительно увеличивает их чувствительность к трещинам и увеличивает вероятность разрушения конструкций, обладающих при обычных условиях достаточной несущей способностью. Таким образом, эксплуатация металлов в атмосфере водорода приводит к необходимости оценки их трещиностойкости, а исследование закономерностей роста трещин в таких условиях приобретает большое значение. [c.325]

По-видимому, остаточные внутренние напряжения, возникающие при формировании покрытия, играют двоякую роль при возникновении и распространении усталостных трещин. Если в покрытии и приповерхностных слоях основного металла имеются сжимающие остаточные напряжения, то они увеличивают долговечность, задерживая зарождение и распространение усталостных трещин. При образовании напряжений растяжения (что происходит чаще), неблагоприятных с точки зрения конструктивной прочности, разрушение образца ускоряется вследствие усиления напряженности состояния и инициирования трещинообразования. [c.31]

Аналогичная последовательность масштабных уровней характеризует эволюцию состояния металла в условиях его циклического нагружения. Возникновение усталостной трещины происходит в тот момент, когда микро- и мезомасштабные уровни накопления повреждений без зарождения трещины были последовательно реализованы. Поэтому длительность процесса возникновения усталостной трещины при неизменном уровне внешнего воздействия будет полностью определяться условиями накопления повреждений металла на всех масштабных уровнях. [c.120]

Рассмотренные принципы синергетики и основные простейшие подходы описания эволюции открытых систем полностью применимы к металлическим материалам, испытывающим различные эксплуатационные воздействия. Наличие в материале основного аккумулятора энергии в виде пластически деформированной зоны предразрушения до зарождения трещины и в вершине трещины при ее распространении обеспечивает устойчивое поведение материала вплоть до начала нестабильности. Сохранение устойчивого поведения материала при внешнем воздействии на стадии распространения трещины в течение значительного периода эксплуатации конструкции служит основной причиной тщательного анализа роли внешних условий воздействия, влияющих на устойчивость системы, что может вызвать процесс быстрого окончательного разрушения. На базе синергетического анализа появляется возможность управлять процессом эволюции состояния металла или элемента конструкции в условиях многопараметрического эксплуатационного воздействия и поддерживать устойчивость его поведения с развивающейся трещиной (поведения системы), по крайней мере, в период между двумя соседними эксплуатационными проверками с помощью методов неразрушающего контроля. [c.127]

Усталостные трещины в металлах почти всегда возникают на свободных поверхностях, и поэтому усталостная прочность металлов очень чувствительна к поверхностным дефектам. В металлах, армированных волокнами, усталостные трещины могут зарождаться в двух основных местах на свободных поверхностях и на границах раздела волокна и матрицы. От свойств волокна и границы раздела волокна и матрицы зависит, будут ли последние служить местами зарождения усталостных трещин или нет. Высокопрочные хрупкие волокна, имеющие малую деформацию разрушения и большой статистический разброс прочности на разрыв (см., например, [50]), могут разрываться при растяжении в произвольных слабых точках по всему композиту. Каждый такой разрыв волокна является возможным местом зарождения усталостных трещин в металлической матрице. Затем там в результате локальной концентрации напряжений происходит классическое явление усталости. [c.406]

Армирование металлов прочными жесткими волокнами может значительно поднять предел усталости. При этом не только увеличивается несущая способность композита, но и усталостные трещины могут задерживаться, тормозиться и отклоняться волокнами. Усталостные процессы в металлах, армированных волокнами, можно охарактеризовать следующим образом в процессе одноосного циклического нагружения композиты имеют тенденцию к циклической устойчивости, к отсутствию значительного упрочнения или разупрочнения. Как и в металлах, усталостные трещины зарождаются на свободных поверхностях, но могут также возникать и внутри композита около оборванных волокон или у их концов. Поверхности раздела волокон и матрицы могут задерживать или тормозить усталостные трещины или же менять направление их роста таким образом, что распространение становится относительно безопасным. Поскольку мест для возможного зарождения трещин много и поверхности раздела способны изменять направление роста трещин, отличительной чертой поверхностей усталостного разрушения в волокнистых композитах в случае высокой усталостной прочности является их крайне неровный характер. [c.437]

В поликристаллических металлах различная ориентация отдельных зерен обусловливает неодинаковое их сопротивление приложенной нагрузке. Даже в тех случаях, когда эта нагрузка создает в металле средние макроскопические напряжения намного меньше предела текучести, отдельные микроучастки зерен, наименее благоприятно ориентированные, могут оказаться в состоянии пластической деформации. Зарождение трещин усталостного и коррозионно-усталостного разрушения связано с локальной микропластической деформацией в отдельных слабых местах поверхности металла. [c.42]

Зарождение трещин в металле при наложении растягивающих напряжений обычно происходит в средах, которые вызывают локализованную коррозию. Образование первичных трещин может быть связано с возникновением туннелей (порядка 0,05 мкм) или с начальными стадиями зарождения питтингов. Всевозможные нарушения кристаллического строения (границы зерен, включения, дислокации), риска, субмикроскопические трещины в металле или на защитной пленке могут стать местами зарождения трещин и значительно повышать склонность к КР. Интенсивная коррозия металла на отдельных ограниченных участках поверхности напряженного металла, испытывающего растягивающие напряжения, может привести к образованию очень узких углублений, величина которых может быть соизмерима с межатомными расстояниями. Отмечается, что существует критический потенциал КР, отрицательнее которого КР не будет происходить. Например, критический потенциал КР стали типа 18-8 в кипящем хлориде магния составляет — 0,14 В. При более положительных потенциалах (анодная поляризация) происходит [c.67]

Зарождение трещин происходит в зоне максимальных растягивающих напряжений, образующихся в вершинах пустот, расположенных вблизи поверхности металла и по границам зерен. Происходит раскрытие пустот, расположенных у поверхности, и процесс обезуглероживания резко ускоряется. Затем происходит соединение отдельных микрополостей, находящихся под высоким давлением метана и водорода. Развитие трещин обнажает свежую поверхность металла,и молекулярный водород получает доступ к внутренним поверхностям поликристаллов резко увеличивается поверхность взаимодействия водорода с металлом. При этом снижается содержание углерода в поверхностных слоях и происходит межкристаллитное растрескивание структуры, что сопровождается снижением механических свойств металла. [c.166]

Имеется много различных дислокационных механизмов образования зародышевых трещин [8—13]. Зарождение трещины скола при негомогенной пластической деформации в металлах объясняется тем, что у конца задержанной полосы скольжения возникает большая концентрация сдвиговых напряжений, по величине превышающая силы межатомной связи материала. Поэтому возникает трещина сдвига. Необходимое напряжение достигается блокированием дислокаций у барьеров, которыми могут служить границы зерен в поликристаллах или частицы твердой второй фазы в загрязненных металлах. В зависимости от кристаллической структуры материала возможны и другие механизмы зарождения трещины (рис. 3). Общим для всех механизмов зарождения трещин является то, что этот процесс — следствие пластической деформации. [c.23]

Наиболее обстоятельная структурно-энергетическая интерпретация причин разрушения металлов при циклических нагружениях дана В. С. Ивановой [81]. Линия повреждаемости, предложенная автором, устанавливает начало необратимых повреждений в металле, связанных с зарождением микроскопических трещин. [c.52]

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении. [c.3]

Преимущественные места зарождения подсолидусных трещин — ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наибо-ле выражены чаще всего это участки, прилегающие к зоне сплавления, и поперечные границы зерен в центре шва. С увеличением размеров зерна увеличивается и проскальзывание, а следовательно, и вероятность образования трещин. Добавки в металл легирующих элементов, как правило, увеличивают сопротивление движению вакансий и дислокаций к границам зерен и снижают вероятность образования трещин такого рода. [c.482]

Исследования показали, что по химическому составу металл отливки корпуса задвижки соответствовал стали А-352 1СВ по АЗТМ и в зоне разрушения находился в охрупченном состоянии ударная вязкость КСУ 4д при пониженной температуре составляла 12 Дж/см , относительное удлинение 8 — 23,8%. Металл имел ферритно-перлитную структуру с крупными равноосными зернами и включениями карбидов внутри зерен феррита. Охрупчивание металла отливки в зоне разрушения было вызвано наличием усадочных межкристаллитных несплошностей и проявлением водородной хрупкости. По значениям прочности, твердости и относительного сужения металл отвечал требованиям нормативных документов к отливкам, предназначенным для эксплуатации в средах с высоким содержанием сероводорода. Разрушение стенки корпуса задвижки произошло в результате быстрого развития трещин, образовавшихся в металле под воздействием напряжений, превышающих предел текучести, в зоне расположения усадочных несплошностей. Наличие высоких напряжений в металле в момент, предшествовавший разрушению, подтверждалось тем, что в зоне зарождения и нестабильного роста трещин преобладал вязкий характер разрушения. Характер излома корпуса задвижки в зонах зарождения и докритического роста трещины смешанный, а в зоне лавинообразного разрушения — хрупкий с шевронным узором. Охрупчивание металла, вызванное его пониженной ударной вязкостью, способствовало лавинообразному развитию разрушения. На гболее вероятной причиной разрушения задвижки явилось, по-видимому, размораживание ее корпуса. [c.52]

Физическая природа возникновения АЭ в материале при его пластическом деформировании и разрушении, очевидно, связана с микропроцессами необратимого деформирования и разрушения материалов. Приложенная нагрузка приводит к возникновению в материале конструкции полей напряжений и деформаций, за счет энергии которых зарождаются и развиваются дефекты, приводящие в конечном итоге к разупрочнению материала. Зарождение, перемещение, рост дефек1 ов, а также их исчезновение сопровождаются изменением напря-женно-деформированного состояния и перестроением микроструктуры материала. При этом в материале перераспределяется внутренняя энергия, что приводит к возникновению АЭ. В металлах возникновение АЭ связано с образованием и движение дислокаций, зарождением и развитием трещин, с фазе- [c.255]

ГОСТ 8732-70 материал по исполнительной документации — сталь 20 по ГОСТ 8732-70. Байпасная линия разрушилась на отдельные фрагменты неправильной формы с линейными размерами от 180 до 1300 мм при пуске компрессора. Ультразвуковая толщинометрия восемнадцати фрагментов байпаса показала, что толщина стенки трубы составляла 8,8-11,1 мм. Твердость металла — 206-215 НВ. Для установления очага разрушения фрагменты были обмерены, промаркированы, и в соответствии с линиями разрыва была разработана схема разрушения. На всех представленных фрагментах изучен характер изломов и определены направления распространения трещин, анализ которых позволил предположить, что очаг разрушения находился в сварном шве приварки байпасной линии к крану. Из этого шва были отобраны темплеты для исследования причин зарождения и развития разрушения. Установлено, что очагом разрушения явился участок сварного шва длиной - 50 мм, от которого началось лавинообразное развитие магистральных трещин с многочисленными разветвлениями и изменениями направлений. При изучении рельефа излома сварного шва были выявлены три зоны 1 — первоначальная трещина длиной до 45 мм и глубиной до 7 мм с очагами разрушения в дефектах сварки (подрез, несплавления) 2 — трещины, развившиеся в процессе эксплуатации байпасной линии 3 — долом с гладким срезом. Микроструктурный анализ показал, что начальная трещина развивалась в корневом шве по линии сплавления. В ходе анализа химического состава металла было установлено, что материал байпасной линии соответствовал стали 75 по ГОСТ 14959-79, на основании чего было сделано предположение, что для монтажа байпаса был использован участок трубы из обсадной или технической колонны марки Л, применяемой при обустройстве скважин. Механические свойства и хими- [c.53]

Разрушение трубопровода Покровка-ОГПЗ началось в основном металле нижней части трубы после 13 лет эксплуатации и развивалось в обе стороны от места зарождения на длине 8670 мм. Максимальное раскрытие трещины составило 990 мм. Трубопровод был рассчитан на рабочее давление до 2,0 МПа и сооружен из труб 0530x7 мм. В металле поврежденной трубы обнаружены признаки водородного расслоения и сероводородного растрескивания, что свидетельствует о высокой влажности газа и наличии в нем сероводорода. Установлены также недопу- [c.60]

В.З. Партоном и В.Г. Борисковским [18] проведен анализ экспериментальных данных последних лет по динамике трещин, выявивший колебательный характер трещины в различных твердых телах (в том числе в металлах и полимерах), ветвление трещин на различных масштабных уровнях, скачкообразное изменение скорости трещины, опережающее зарождение микротрещин и другие эффекты. Это позволило авторам развить новую концепцию динамического разрушения, сформулировать задачи динамический механики разрушения и установить отличие ее подходов от квазистатической механики. Предмет динамической механики разрушения вюшчает решение следующих задач [c.298]

Большое влияние на образование термоусталостных трещин оказывает и неоднородная структура, разнородные дефекты и другие подобные явления в поверхностном слое металла. Необходимо учитывать и то, что при резких охлаждениях возникают дополнительно в большом количестве ранзотипные дефекты в металле, которые могут перемещаться, соединяться и т. д. Такие скопления дефектов являются местными концентраторами напряжений, приводящих к ускоренному образованию трещин и пор. Зарождение пор происходит по границам зерен из-за локализации там пластической деформации. [c.237]

Другой механизм, при котором возможно коррозионное растрескивание, заключается в образовании и развитии разрушения только за счет механических факторов. При этом предполагается [57], что коррозионная среда содержит ионы или компоненты, которые могут или диффундировать в металл, образуя хрупкую фазу (например, гидрид) в вершине трещины, или сегрегировать в районы, непосредственно прилегающие к трещине, способствуя зарождению новой трещины. В качестве специфического элемента обычно рассматривают водород, скорость диффузии которого может быть сопоставима со скоростью развития трещины. При этом многие исследователи [ 58 и др.] указывают на возможность образования гидридов, обладающих низкой пластичностью и вязкостью и затрудняющих пластическую деформацию металла перед вершиной трещины. По мнению В. А. Маричева и И. Л. Розенфельда [59, с. 5—9], следует учитывать эти возможности понижения когезивной прочности титановых сплавов под действием достаточно высокой концентрации водорода в твердом растворе. [c.58]

Применительно к процессу накопления усталостных повреждений в металле в качестве координаты, характеризующей эволюцию его состояния, могут быть использованы разные параметры. До момента возникновения трещины принято рассматривать динамику увеличения плотности дислокаций до критического уровня, после чего происходит появление трещины [104-105, 108, 109]. Поэтому вполне естественно рассматривать в качестве параметра q, характеризующего эволюцию металла в процессе зарождения трещины, плотность дислокаций. Скорость изменения плотности дислокаций определяется многими параметрами структуры металла. Возникает зависимость, или реализуется иринции подчинения, когда при эволюции многих параметров во времени удается охарактеризовать эволюцию системы через один параметр — плотность дислокаций. [c.124]

Зарождение трещин связано с возникновением больших растягивающих напряжений в результате скопления дислокаций, образующихся у препятствий или расположенных вдоль полос скольжения, коагуляции вакансий, возникновения экструзий и эитрузий (выдавливания тонких лепестков металла толщиной менее 1 мкм) в полосах скольжения. Известны две основные схемы роста усталостных трещин первая заключается в повторном раскрытии и закрытии трещины, вторая —в слиянии микротрещин или пор с магистральной трещиной. [c.9]

Скорость роста усталостных трещин. Методика усталостных испытаний, с помощью которой регистрируют только число циклов до разрушения, не дает картины зарождения усталостных повреждений в металле, эозникновения и распространения усталостных трещин. Анализ результатов усталостных испытаний должен проводиться с позиции двухстадийности процесса усталостного разрушения. В зависимости от ряда частных условий распространение уже образовавшейся усталостной трещины может происходить за п иод от 10 до 90% от общей долговечности образца или детали. Скорость роста усталостных трещин является основным критерием оценки чувствительности материалов к развитию усталостного разрушения. [c.33]

Таким образом, испытывая на одном уровне напряжения серию образцов, находят максимальную долговечность, при которой в металле еще не накапливаются повреждения, способные вызвать зарождение трещины. Определение критической повреждаемости для нескольких уровнен напряжений позволяет построить кривую поврежденно-сти (рис. 11). [c.34]

Современное понимание зарождения усталостных трещин в армированных волокнами металлах можно резюмирова1ь следующим образом. Зарождение усталостных трещин в композитах отличается от зарождения усталостных трещин в металлах только тем, что, кроме свободных поверхностей, играющих роль мест зарождения трещин, новым источником усталостных трещин в композитах служат разорванные волокна. Эта проблема, естественно, является более острой для случая хрупких волокон, наличия хрупких покрытий на волокнах или хрупких продуктов реакций на поверхностях раздела. Важно, что зарождение трещин происходит во внутренних точках и не без труда поддается наблюдениям или контролю методами неразрушающих испытаний. Будут ли усталостные трещины зарождаться на самом деле у разорванных волокон или нет, зависит от величины соответствующего коэффициента интенсивности напряжений, который пропорционален диаметру волокна (длине начальной трещины) и амплитуде напряжений. Последующий рост трещин определяется упругими свойствами, пределом текучести и характеристиками механического упрочнения компонентов, а также прочностью границы раздела волокна и матрицы и ее микроструктурой. [c.410]

В обобщенном виде основные положения этой теории состоят в следующем. Пластическая деформация поверхностных микрообъемов приводит к активации коррозионных процессов па этих участках, Коррозия усиливает избирательную способность напряжений, быстрее выделяет слабые места и ускоряет их развитие. Локализация коррозионных процессов приводит к образованию коррозионных повреждений, являющихся эффективными концентраторами напряжений — источниками зарождения трещин усталости. В условиях электрохимической коррозии происходит усиленное растворение металла в острие трещины вследствие работы пары анод—острие, катод—стенка трещины. При этом коррозия значительно облегчает продвии ение трещины, помогая преодолевать препятствия в виде скопления дислокаций, границ зерен и т. п. [c.81]

ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В МЕТАЛЛАХ ПРИ МНОГОЦИИЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ [c.3]

Зарождение и развитие усталостных трещин в металлах при многоцикловом нагружении / Трощенко В. Т.— В кп. Механическая усталость металлов Материалы VI Междупар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 3—14. [c.420]

В статье дан краткий анализ результатов исследования зарождения и развития усталостных трещин в металлах при многоцикловом нагружении, полученных в Институте проблем прочности АН УССР. Показано, что об интенсивности накопления усталостного повреждения па стадии зарождения усталостной трещины можно судить по величине неупругой циклической деформации. Приведены деформационные и энергетические критерии зарождения трещин рассмотрены закономерности развития усталостных трещин п обоснована целесообразность использования в расчетах характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении. [c.420]

Роль остаточных напряжеш1Й в изменении сопротивления усталости сварных соединений на стадии зарождения и развития трещины / Труфяков В. И., Михеев П. П., Гуща О. И.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 184—189. [c.428]

В монографии рассматриваются два основных вида коррозии под механическим напряжением коррозионное растрескивание (разрушение металлов под совместным воздействием статической нагрузки и агрессивной среды) и коррозионная усталость (разрушение под одновременным воздействием периодической нагрузки и агрессивной среды). Механизмы растрескивания и усталости проанализированы на рснове положений механики разрушения, объясняющей их с позиций зарождения и развития в металле трещин. [c.3]

Коррозионно-механическая трепдана до момента долома детали растет относительно медленно поэтому введено еще понятие порогового коэффициента интенсивности напряжений т. е. коэффициента, при превышении которого начинается медленное (не лавинообразное ) развитие трещинь в данной среде. Характерно, что и AT(s > определяя сопротивление развитию в металле трещины в среде, совершенно не определяют его сопротивление зарождению трещин Представления о сопротивлении металла зарождению в нем трещин в среде до сих цор практически йе разработаны. Следует отметить, что наблюдающееся в практике ветвление коррозионно-механических трещин, приводящее к релаксации напряжений в вершине магистральной трещины, а также затупление ее вершины обусловливают несоответствие расчетных значений А", действительному его значению, возникающему у вершины реальной разветвленной затупленной/ треиданы. [c.7]

В технических сплавах, содержащих хрупкие частицы, механизм зарождения трещин носит в большинстве случаев даслока-ционную природу. Образовавшиеся при деформировании дислокации движутся в теле металла, скапливаясь у препятствий (например, у неметгшлических включений). В скоплениях дислокаций й зарождаются трещины. Далы ейший рост трещин также имеет дислокационную природу. Дислокации, выходящие на поверхность металла вследствие его деформирования, способствуют возникновению учасжов, в которых атомы покидают решетку с меньШей затратой энергии. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...