МЕТАЛЛЫ Влияние размера образца

Одна из целей испытаний на усталость — установление влияния размеров образцов или масштабного фактора. Отделить влияние металлургических причин (ограниченная прокаливаемость металла крупных заготовок, вызывающая неоднородность структуры по сечению, загрязненность включениями центральной зоны слитка и т. д.) от собственно масштабного фактора довольно трудно. [c.27]

Полученные закономерности влияния размеров образцов на интенсивность процесса схватывания второго рода полностью соответствуют физической картине процессов, происходящих при зт х условиях, и показывают, что основной причиной влияния масштабного фактора является теплота. При увеличении температуры выше критической (в условиях схватывания второго рода) металл разупрочняется, и износ увеличивается. [c.93]

Влияние размеров образца и надреза на ударную вязкость. Для геометрически подобных образцов возрастаете увеличением размеров образца и тем больше, чем вязче металл. При испытании надрезанных образцов пластическая деформация локализуется в месте надреза и обе половинки образца сохраняют прямолинейную форму (фиг. 76), поворачиваясь около точки удара ножа маятника. Поэтому увеличение длины образца почти не сказывается на величине Потеря энергии на сообщение живой силы половинкам сломанного образца изменяется незначительно. Значение [c.36]

Масштабный фактор (или иначе называемый масштабный эффект) тесно связан с физической природой прочности и разрушения твердых тел. Механические свойства сплава, особенно при знакопеременных или повторяющихся нагружениях, зависят от абсолютных размеров испытываемых образцов и конструкций даже в случае полного соблюдения подобия их геометрической формы и условий испытания [48, 61, 88, 144]. Предел выносливости гладких образцов понижается с увеличением их размеров, что оценивается коэффициентом влияния абсолютных размеров сечения. Для материалов с неоднородной структурой (литые стали, чугуны) влияние размеров образца на выносливость более резко выражено, чем для металлов с однородной структурой. Наиболее значительно снижается усталостная прочность с ростом размеров образца [48, 88] в случае неоднородного распределения напряжений по сечению образца (при изгибе). Форма поперечного сечения образца, определяющая объем металла, находящегося под действием максимальных напряжений, существенно влияет на выносливость образца. При плоском изгибе влияние на предел выносливости размеров прямоугольных образцов больше, чем цилиндрических. При однородном распределении напряжений по сечению гладких образцов (переменное растяжение — сжатие) масштабный эффект практически не проявляется. Характерно, что при наличии концентраторов напряжения масштабный эффект наблюдается при всех, без исключения, видах напряженного состояния. Чем более прочна сталь, тем сильнее проявляется масштабный эффект. [c.21]

Установлено, что для металлов с неоднородной структурой (литые стали) влияние размеров образцов на выносливость сварных соединений оказывается более резко выраженным [c.45]

Размеры образцов. С увеличением размеров образцов предел выносливости металлов, как правило, уменьшается [160]. Степень влияния размеров образцов (эффект масштаба) на величину предела выносливости оценивается коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сечения образца, который равен отношению предела выносливости образца заданного диаметра к пределу выносливости лабораторных образцов диаметром 7—10 мм [97]. [c.25]

Масштабный фактор. На механические свойства материалов оказывают влияние размеры образцов - так называемый масштабный фактор. Степень этого влияния определяется металлургическими и технологическими причинами и со твенно масштабным фактором. Отделить влияние металлургических причин (ограниченная прокаливаемость металла крупных заготовок, вызывающая неоднородность структуры по сечению, загрязненность включениями центральной зоны слитка и т.д.) от собственно масштабного фактора обычно довольно трудно. В процессе механической обработки в образцах и деталях образуется поверхностный наклепанный слой и создаются остаточные напряжения, оказывающие влияние на механические свойства. [c.75]

Масштабный фактор проявляется в увеличении хрупкости и снижении механических характеристик металла с увеличением размеров изделий. Статистическая теория дефектов объясняет это влияние тем, что вероятность существования опасного дефекта, облегчающего образование и развитие трещин, уменьшается при уменьшении размеров образцов. Этот вывод статистической теории подтверждается прямым экспериментом. Известно, например, что тонкие стеклянные волокна диаметром 5 мкм обладают в 50 раз большей прочностью, чем массивные образцы, изготовленные из того же стекла. [c.434]

При сжатии подобных цилиндрических заготовок из одного и того же металла, но разных по размеру сопротивление деформации тем больше, чем меньше размер образца. С. И. Губкин объясняет этот эффект тем, что для меньшего по размерам образца создаются в большей степени условия для всестороннего объемного сжатия за счет относительно более сильного развития контактной поверхности и возникновения относительно больших напряжений сжатия от сил контактного трения. Однако эффект увеличения напряжения — незначительный, и, видимо, более существенное значение фактора FjV обусловлено большей относительной развитостью поверхности и за счет этого более существенным воздействием внешней среды на пластичность и сопротивление деформации меньших по объему образцов. При этом на изменение пластичности и сопротивление деформации оказывают влияние 1) окружающая среда 2) состояние поверхности слоев, сформировавшихся по структуре и свойствам в результате обработки резанием 3) контактное трение и поверхностное натяжение. [c.480]

Рис. 2. Образцы для трехточечного изгиба при испытаниях скорости роста трещины усталости а — размеры образца б — расположение надреза в — надрез в зоне термического влияния / — центральная линия сварного шва 2 — зона термического влияния 3 — основной металл 4 — центральная линия надреза

На машинах ЦНИИТМАШа можно определять предел выносливости сварных соединений на крупных гладких и ступенчатых валах диаметром от 150 до 200 мм, а также экспериментально изучать влияние масштабного фактора, концентраторов напряжений, термической обработки, состава и структуры стали и поверхностного упрочнения на предел выносливости крупных валов. Например, с помощью машины У-200 определено влияние размеров (диаметра d образца) на изменение предела выносливости (коэффициента К изменения предела выносливости) в зависимости от однородности металла. Как показано на рис. 70, в неоднородном металле, каким является литая сталь (кривая 2), влияние размеров на усталостную прочность выражается в значительно большей степени, чем в однородных металлах, например прокатанной стали (кривая I). [c.246]

Рис. 70. Влияние однородности металла и размеров d образца на коэффициент к изменения пределов выносливости

Влияние размера наночастиц на параметр решетки отмечено не только для металлов, но и для соединений. Уменьшение периода решетки ультрадисперсных нитридов титана, циркония и ниобия в зависимости от размера частиц описано в [49—51, 253]. Порошки нитридов получены плазмохимическим методом. В [253] для ультрадисперсного порошка нитрида титана приведена зависимость периода решетки а от величины удельной поверхности S,p порошка а(нм) = 0,42413 - 0,384-10 (при 5,,,от 4-10 до МО м /кг). Вместе с тем в установленной в [253] зависимости периода решетки от дисперсности частиц нитрида титана не учитывается, что порошки разной дисперсности имели различный состав чем мельче был порошок, тем меньше было в нем содержание азота. К сожалению, авторы [253] не попытались разде-. лить влияние состава нитрида титана и размера его частиц на период решетки. Сокращение параметра решетки кубического нитрида циркония, объясняемое уменьшением размера частиц порошка [50], происходило при одновременном значительном изменении состава нитрида. Для нитрида ниобия с размером частиц около 40 нм также обнаружено значительное уменьшение периода решетки — от 0,4395 нм для массивного образца до 0,4382 нм для порошка [51]. [c.74]

На основании проведенного исследования сделано заключение, что влияние размеров на усталостную прочность соединений, выполненных электрошлаковой сваркой, на исследованных сталях не больше, а может быть и меньше (учитывая отсутствие концентраций напряжений у обработанных стыков), чем на основном металле. В последнем случае отмечались разрушения образцов вблизи от зоны галтельного перехода R = 150 и 200 мм) и хвостовой части образца. [c.45]

Рис. 17. Форма и размеры образца для оценки влияния жидкого припоя II механические свойства паяемого металла (ГОСТ 20487—75)

Из рисунков следует, что при изгибе и кручении пределы выносливости снижаются (на 30—50 %) с увеличением диаметра до 200 мм при растяжении-сжатии гладких образцов диаметром до 40 мм размеры существенного влияния не оказывают. Кроме того, имеется значительный разброс величин 8(j, полученных различными исследователями, Этот разброс связан, с одной стороны, с тем, что масштабный фактор изучали, как правило, на сравнительно малом числе образцов без учета рассеяния, и, с другой стороны, с тем, что он в сильной степени зависит от рода материала. У неоднородных металлов, имеющих большое количество дефектов, влияние размеров на выносливость выражено сильнее, чем у металлов однородных с меньшим количеством дефектов. [c.131]

Абсолютные размеры образца также влияют на усталостные характеристики в отличие от статических характеристик металлов, для которых влияние так называемого масштабного фактора, по существу, отсутствует. При этом увеличение размеров образцов приводит к снижению предела усталости. [c.308]

При оценке коррозионной стойкости по изменению механических свойств металла целесообразно испытывать на коррозию листовой материал, из которого следует вырезать образцы после окончания полевых испытаний, а не испытывать готовые разрывные образцы во избежание влияния краевого эффекта. При испытании разрывных образцов можно изолировать края инертным лаком. Размер образцов рекомендуется выбирать не слишком большим максимум 20 X 30 мм), так как образцы большого размера требуют больше места и затрудняют взвешивание и обработку. Для образцов с покрытиями при оценке коррозии по потере веса или по количеству очагов коррозии наиболее целесообразен размер 10 X 15 см [316]. [c.203]

Сравнительно большие размеры образцов для испытаний в море выбираются в связи с тем, чтобы максимально уменьшить влияние краев образца. Так же как и при атмосферных испытаниях, когда критерием коррозионной стойкости выбрано изменение механических свойств металла, образцы целесообразно вырезать из прокорродировавших листов, а не испытывать готовые образцы. Наряду с обычными листами часто испытывают клепаные листы, листы с приклепанными уголками и т. п. Образцы этого типа качественно более точно характеризуют поведение элементов конструкций, хотя и не могут дать количественных результатов. К испытаниям образцы необходимо готовить так же тщательно, как и для лабораторных исследований. [c.211]

Испытания на усталость. Различные структуры и механические свойства сварных швов, зоны термического влияния иод воздействием переменных нагрузок могут привести к образованию микротрещин, а затем и к разрушению сварного соединения. Такое разрушение носит название усталостного, а состояние металла при этом называется усталостью. Для имитации процессов, происходящих в реальной конструкции, подверженной усталостному разрушению, образец сварного соединения подвергают действию переменных нагрузок — растяжению, сжатию, изгибу, кручению или комбинации этих нагрузок. Испытания проводят в той среде и при той температуре, которые соответствуют производственным условиям. Повторно-переменное приложение нагрузок к испытуемому образцу носит циклический характер. Предел выносливости характеризуется наибольшим напряжением, которое может вынести образец без разрушения при заданном числе циклов. Для сварных соединений это число составляет (2...10)10 . Машины для испытания на усталость имеют следующие основные механизмы приложения, измерения, регистрации заданных нагрузок и деформаций, подсчета циклов и автоматического отключения ири разрушении образца. Порядок проведения испытаний на усталость, формы и размеры образцов регламентируются ГОСТ 2860—65. [c.158]

Ранее рассматривались такие механические испытания, которые можно было бы называть макромеханическими, так как при этих испытаниях деформируются значительные объемы металла. Если бы испытуемые материалы были совершенно однородны по всему объему (с однородной структурой и составом), то в условиях однородного напряженного состояния влияние абсолютных размеров образца сказывалось бы лишь вследствие масштабного фактора (см. гл. 25), а также различия между поведением поверхностных и внутренних зон. [c.81]

Столь малое развитие этих испытаний объясняется, по-видимому, тем фактом, что с уменьшением размеров образцов длительная прочность существенно падает, а ползучесть увеличивается. Особенно сильное влияние масштабного эффекта проявляется при малых размерах образцов диаметром менее 3 мм и у металлов с большой структурной неоднородностью. Физические и структурные изменения при длительных стати-ческЕ нагрузках в малых объемах сказываются заметнее. Тем не менее микромеханические исследования длительной прочности и ползучести могут пролить свет на поведение поверхностных слоев металла деталей, находящихся под длительным воздействием статической нагрузки. Накопление данных длительных испытаний будет способствовать изучению масштабного эффекта, установлению связи с данными макромеханических испытаний. [c.90]

Как отмечалось, зависимость удельных усилий от деформации при осадке отражает влияние упрочнения и контактного трения. В первом приближении можно считать, что доля увеличения удельного усилия от трения не зависит от свойств металла заготовки в случае, если коэффициент трения на контактных поверхностях одинаковый. Если для какого-либо металла известна кривая упрочнения и построена зависимость удельного усилия от деформации, то можно выделить ту часть усилия, которая связана с контактным трением и на которую влияют размеры образца и коэффициент трения. Если исходные размеры образца определены и созданы идентичные условия на контактных поверхностях при осадке различных металлов, то, установив роль трения для одного из них, можно получить кривые упрочнения по диаграммам д=д ц>). Напряжения должны быть выражены в относительных величинах и для удобства расчетов отнесены к пределу текучести испытуемого металла. [c.67]

Многие детали машин работают в условиях, когда напряжения в них меняются по величине и знаку. Для этих деталей имеет большое значение сопротивление металла усталости. Предел выносливости в сильной степени зависит от размеров образца, концентраторов напряжения, шероховатости его поверхности, влияния коррозии и т. д. [c.69]

Приведем последнее замечание, иллюстрирующее сложность явления разрушения. Если испытать на растяжение или изгиб цилиндрические образцы из одного и того же хрупкого материала (например, из фарфора), но различных размеров, то, как установлено экспериментаторами, прочность на разрыв оказывается тем меньшей, чем больше размеры образца. Аналогичные наблюдения были проведены при сравнении прочности на разрыв геометрически подобных цилиндрических стержней различных размеров, полученных путем механической обработки из одной и той же выплавки мягкой стали ). Вопрос о том, влияют ли размеры геометрически подобных образцов на их прочность при растяжении или изгибе для материалов, деформирующихся до разрушения лишь упруго, является пока открытым ввиду крайней трудности получения однородных образцов разных размеров (например, из таких материалов, как плавленый фарфор). С той же трудностью приходится сталкиваться и в отношении образцов, вырезанных из мягкой стали илп другого пластичного металла, предварительно подвергнутого холодной или горячей обработке—прокатке или ковке. Постулируя возможность существования масштабного фактора , влияющего на величину временного сопротивления хрупких материалов (как плавленый фарфор), В. Вейбулл ) развил статистическую теорию прочности материалов, которая объясняет понижение прочности крупных образцов по сравнению с мелкими тем, что для крупных образцов существует относительно большая вероятность образования различных трещин и дефектов. К тому же типу явлений следует отнести также и предполагаемое влияние пространственного градиента напряжений на прочность образцов, подвергнутых чистому изгибу или кручению. [c.216]

Испытания проводят на машинах, предназначенных для определения сопротивления усталости указанных объектов в воздухе. Машины снабжены специальными устройствами для подвода коррозионной среды и управления ее взаимодействием с деформируемым металлом (изменение концентрации кислорода и температуры, введение ингибиторов или депассиваторов, катодная или анодная поляризация образцов и др.). Поскольку конструкции большинства серийно выпускаемых промышленностью машин, принципы их работы, технические характеристики широко освещены в литературе, мы рассмотрим здесь лишь комплекс оборудования для изучения влияния масштабного, частотного и некоторых других факторов на сопротивление усталости металлов, разработанного в ФМИ им. Г.В.Карпенко АН УССР [79—82] и нашедшего применение во многих лабораториях научно-исследовательских организаций, вузов и промышленных предприятий. Так, для изучения влияния размеров образцов на их сопротивление усталостному разрушению примерно в иден- [c.22]

Влияние размеров образцов на механические свойства металлов при растяжении. Остановимся только на выводах, вытекающих из результатов испытания микрообразцов, изготовленных из некоторых материалов чистая медь, дюралюминий Д1, сплав В95 и конструкционные стали 40ХН2МА и ЗОХГСА [25]. [c.95]

Объяснение влияния размеров образцов на предел усталости металлов м<1Ж110 дать на основе статистических, градиентальных, технологических [c.167]

Положение порога хладноломко кости зав1Г ит от многих факторов 1) структуры и размера зерна. В частности, измельчение зерна понижает порог хладноломкости 2) состава металла. Вредное влияние имеют многие загрязняющие металл примеси 3) скорости деформации. Увеличение скорости деформации повышает порог хладноломкости 4) размеров образца (детали). Чем больше сечение, тем выше порог хладноломкости. [c.74]

Наиболее ценную информацию о прочностных свойствах металлов и сплаюв может дать сопоставление изменений кинетики деформационной структуры испытываемого образца с изменением уровня его механических характеристик. При этом наиболее достоверными окажутся сведения о прочностных и пластических свойствах материалов, полученные при условии приближения размеров образца к стандартным, поскольку влияние масштабного фактора при анализе данных о небольших образцах может существенно затруднить обработку экспериментального материала. [c.155]

Влияние фермы и размеров образцов оснсеного металла и соединений сталей 22К и 35Л, выполненных электрошлако вой сваркой, на предел выносливости при изгибе на 5азе испытаний 10 циклов [c.41]

Экспериментальные исследования трещиностойкости в Z-нa-правлении и продольном по отношению к направлению прокатки проводили на сталях СтЗсп, 09Г2С и 16Г2АФ на образцах типа Х(б) рис. 2.5. Вырезку образцов выполняли после приварки захватных частей к поверхности листа, при этом основные размеры образцов соответствовали рекомендованным в [29]. Предварительно были исследованы микроструктура и распределение микротвердости по толщине испытываемого листа до и после приварки захватных частей, травлением выявлены зоны термического влияния. Проведенный анализ позволяет сделать заключение, что эффекты сварки не оказывают существенного влияния на структурное состояние металла в центральной части испытываемого листа при его толщине более 8...10 мм. При меньших толщинах это влияние может иметь место в сварном соединении элемента конструкции, но тогда результаты испытаний образцов будут отражать реальную ситуацию, на что ориентированы конструктивно-технологические методы испытаний. [c.103]

Практика технического металловедения убедительно показала, что величина ударной вязкости при комнатной температуре испытаний не может служить мерой сопротивления разрушению материалов в различных ужесточенных условиях испытаний (например, при понижении их температуры) и во многих случаях не может выявить влияние различных структурных и металлургических факторов, ответственных за ухудшение эксплуатационных характеристик. Это обусловлено тем обстоятельством, что при вязком разрушении чувствительность к структурным факторам охрупчивания резко снижается. В то же время изменение условий нагружения, способствующее хрупкому разрушению, позволяет четко выявить отрицательное влияние тех или иных структурных факторов. Такое изменение условий может быть достигнуто путем снижения температуры испытаний, обеспечивающей в ряде о. ц. к. металлов выявление вязко-хрупкого перехода. Определяемая таким образом температура хладноломкости достаточно адекватно отражает склонность сталей к опасному хрупкому разрушению в различных экстремальных условиях эксплуатации. Температуру хладноломкости, вопреки встречающимся ошибочным воззрениям, нельзя рассматривать как константу материала она зависит от конфигурации и размеров образцов, остроты надреза и вида испытаний (рис, 19.1). Положение порога хладноломкости, четко детерминированное для низкоуглеродистых сталей, становится трудноопределяемым при повышении их прочности в связи с увеличением содержания углерода (рис. 19.2) или снижением температуры отпуска после закалки. Тогда в ряде случаев в связи с пологим характером температурных зависимостей ра- [c.326]

Есть целый ряд случаев, когда характер подготовки поверхности имеет существенное значение. К ним можно отнести электрохимические измерения, изучение коррозионного растрескивания, влияния термообработки, химического состава, технологических факторов и др. При проведении этих измерений точность данных возрастает по мере увеличения чистоты и однородности исследуемой поверхностп. Значительно упрощается выбор способа подготовки поверхности металла при прозе-дении испытаний в средах, з которых металл корродирует равномерно и относительно интенсивно. В этом случае вследствие быстрого стравливания поверхностного слоя характер предварительной подготовки не оказывает существенного влияния на результаты испытаний. При проведении опытов для получения ориентировочных данных о практическом поведении металла состояние поверхности образцов необходимо приближать к тому, какое имеется у эксплуатируемых изделий. Для ряда коррозионных испытаний характер подготовки поверхности можно выбирать исходя из формы и размера образцов чем меньше и сложнее форма образцов, тем более тщательной [c.57]

В сварных соединениях сталей средних толщин увеличение размеров катода более чем на 120 мм (когда шов анод) и размеров анода более чем на 80 мм (когда шов — катод) не оказывают существенного влияния Fia коррозионный ток в условиях неподвижного электролита. Для оценки стойкости сварных соединений против сплот-ной коррозии (гравиметрическими, профилографиче-скими методами) рекомендуется параллельно испытывать образцы (рис. 17.3) а — из основного металла б — сварной, содержащий шов и зону термического влияния (зтв) в — сварной G зоной термического влияния и основным металлом. Размер образца следует выбирать из условия [c.508]

Измерения электросопротивления для анализа чистоты должны выполняться на образцах, полностью отожженных, решетка которых совершенна в той мере, насколько это возможно. Эти образцы,, кроме того, Д0лн ны иметь достаточные размеры, чтобы не сказывалось рассеяние электронов внешней поверхностью. Чтобы не учитывать влияния формы образца на данные абсолютных измерений электросопротивления, лучше всего измерять отношение величин электросопротивления. Одно измерение проводится при возможно более низкой температуре, что резко уменьшает вклад идеального электросопротивления. Второе измерение, используемое в качестве эталонного, проводится при температуре, достаточно высокой для того, чтобы вклад идеального электросопротивления был очень велик по сравнению с остаточным электросопротивлением при такой температуре электросопротивление почти не зависит от чистоты образца. Для металлов высокой чистоты необходимо пользоваться весьма чувствительной аппаратурой, поскольку в этом случае значения электросопротивления очень малы. Часто для этого используется гальванометр с усилителем [27]. Некоторые измерения были выполнены индукционным методом, который позволяет использовать массивные образцы [13]. [c.443]

Разработка методов испытания микрообразцов на механическую и термическую усталость отстает из-за трудностей их технического осуществления. В ряде работ описано несколько методик усталостных испытаний микрообразцов. Для микромеханических усталостных испытаний металлов в жидких средах применяли образцы диаметром 1 мм и длиной 5 мм [18]. Уменьшение размеров образцов, а следовательно, увеличение отношения поверхности образца к его сечению позволило полнее выяснить влияние среды на испытуемый материал. [c.90]

Как показали Зиберт и Эптегроув [543], окалинообразование на образцах низкоуглеродистой стали в очищенном воздухе при 927° С усиливается с уменьщением величины зерна металла. Различные размеры зерна достигались нагревом в атмосфере азота пр,и высоких те.мпературах и охлаждением до температуры образования окалины еще до втуска воздуха. Однако влияние. величины зерна на окалинообразование было очень незначительно. Эту разницу можно объяснить различными энергетн-ческими условиями для неодинаковой величины зерна или разницей в критической толщине пленок, при. которой ориентированный рост превращается в хаотичный. Это влияние должно отражаться на росте тонких пленок, причем если влияние размеров зерна будет подтверждено, то следует предположить, что указанные эффекты, возникающие в тонких пленках, должны проявляться и 3 толстых слоях окалины. Однако обычно влиянием величины зерна. можно пренебречь. [c.214]

Весовыми жтодалш определяют 1) потерю в весе сварного образца и такого же по размерам образца из основного металла после выдержки в активной среде, а также учитываются результаты внешнего осмотра. Качество шва удовлетворительно, если наплавленный металл и зона термического влияния разрушаются не сильнее основного металла 2) потерю в весе за единицу времени с единицы площади поверхности образцов, вырезанных целиком из основного и из наплавленного металла. [c.698]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...