Зародыш разрушения

Результаты исследования структуры покрытий и переходной зоны покрытие — основной металл показывают, что в приповерхностных объемах практически всегда имеются готовые зародыши разрушения различной величины и формы. В покрытии концентраторами напряжений являются поры, несплошности на границе с основным металлом, готовые трещины, возникшие в процессе напыления, рыхлые границы между слоями и т. д. Если покрытие формируется при достаточно высокой температуре, то в диффузионной зоне образуются объемы с повышенной плотностью дислокаций и вакансий [226]. Перераспределение избыточных вакансий и их сток в определенных точках обусловливают появление микропор. Образующиеся в диффузионной зоне области растяжения и сжатия способствуют микропластической деформации основного металла и превращению микропор в трещину. Таким образом, нанесение покрытия в этом случае сопровождается повышением дефектности поверхностных слоев основного металла. Причем, чем больше упрочнено покрытие, т. е. чем более оно склонно к хрупкому разрушению, тем опаснее становятся любые несплошности, поры [227]. [c.135]

Механизм зарождения треш,ины в поверхностных слоях при трении скольжения практически не изучен. Однако применительно к объемному разрушению суш ествует несколько гипотез, которые изложены ниже в соответствии с обзором [147]. А. А. Гриффитс предположил, что любое тело содержит микроскопические трещины, которые являются зародышами разрушения. Опасность трещины зависит от ее размера и ориентации по отношению к действующему напряжению. Трещина спонтанно развивается, если напряжение, приложенное нормально к ее плоскости, достигает значения [c.93]

Суммируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что ударные испытания образцов с надрезом могут быть использованы для получения сравнительных данных о вязкости номинально идентичных сталей, следовательно, они приемлемы для контрольных испытаний при оценке качества продукции. Однако полученная информация не может быть использована в целях расчета величины приложенного напряжения, необходимого для быстрого распространения трещины в конструкции, содержащей дефекты различного размера и геометрии. Поэтому проектировщик вынужден искать другие возможности количественного измерения сопротивления материала быстрому распространению трещин. Это сопротивление характеризуется вязкостью разрушения материала и обусловливает выход из строя изделий путем быстрого разрушения в той же степени, как и обычный предел текучести обусловливает выход конструкций из строя путем пластического течения. Оба параметра сильно зависят от температуры испытания, скорости деформации, геометрической конфигурации образца и микроструктуры материала. В последующих главах книги рассмотрены основы вязкости разрушения как с точки зрения макроскопической механики, так и микромеханизма распространения трещины, начиная с анализа напряжений и деформаций вокруг концентраторов напряжений, служащих зародышами разрушения. [c.17]

Испытания с максимальным приближением к равномерности— растяжение с тщательной центрировкой, которые оценивают максимальную прочность в наиболее благоприятных условиях равномерного по сечению нагружения, так как зародышами разрушения являются только внутренние дефекты. В этом случае [c.101]

За последние годы исследования физико-химического влияния среды на процессы деформации и разрушения значительно расширились и охватили новые объекты и новые стороны этого явления. Так, например, в работах М. С. Аслановой [91] было показано, что при длительном нагружении в поверхностноактивной среде силикатные стекла, являющиеся упруго-хрупкими телами при обычной температуре, обнаруживают в этих условиях ярко выраженное упругое последействие и даже течение типа ползучести, а также значительное понижение прочности. Это было установлено на стеклянных нитях диаметром от Здо 60 [Л в нарах воды или в воде, ас особенной яркостью в водных растворах поверхностно-активных веществ, химически не взаимодействующих с поверхностью стекла. Было показано, что эти адсорбционные эффекты не связаны с агрессивным химическим воздействием на поверхность стекла. Казалось бы, что эти адсорбционные эффекты должны всегда возрастать с уменьшением размеров образца (диаметра нити). Однако для стеклянных волокон диаметром менее 3—2 а эти адсорбционные эффекты практически исчезают. Это объясняется, очевидно, тем, что такие нити обладают в поверхностном слое значительно меньшей концентрацией активных дефектов — зародышей разрушения, чем и объясняется, как известно сильное масштабное упрочнение таких тонких нитей. [c.196]

Вместе с тем из приведенных данных следует, что пластический сдвиг приводит к возникновению дефектов в структуре кристалла, являющихся зародышами разрушения. Эти дефекты структуры уже на ранних стадиях своего развития приводят к хрупкому отрыву по плоскости скольжения (плоскости спай- [c.162]

Важно, чтобы это имело место хотя бы в одной полосе скольжения именно здесь и будет тогда происходить развитие зародыша разрушения до опасной величины. [c.173]

Накопление сдвиговой пластической деформации обусловливает увеличение количества адгезионных связей, а по достижении предельного их состояния приводит к разрушению. Процесс образования зародышей разрушений связывают с диффузией вакансий и их [c.324]

Участок избирательного развития —зона развивающейся трещины усталости. В зоне избирательного развития обычно видны характерные усталостные линии, волнообразно расходящиеся от очага разрушения, как из центра. Усталостные линии—следы фронта продвижения трещины. При слиянии нескольких трещин, развивающихся в параллельных плоскостях, образуются ступеньки и рубцы. При изменении направления развития трещины образуются зародыши трещин, называемые пасынковыми. [c.44]

В ряде случаев на третьей стадии ползучести обнаруживается присутствие зародышей рекристаллизации в пределах исходного зерна без миграции границ зерен. Это приводит к трансформации сорбитной составляющей структуры стали. Разрушение идет путем порообразования [c.8]

Металлографическим исследованием разрушенного диска установлено, что микроструктура диска представляет собой сорбит отпуска как игольчатой ориентации, так и бесструктурной, т.е. имеет структуру, обычную для исходного состояния диска. При электронно-микроскопическом исследовании выявлена начальная стадия процессов возврата и рекристаллизации с появлением зародышей рекристаллизации, образовавшихся в результате коалесценции субзерен внутри бейнитных пластин и миграции субграниц. Таким образом, наблюдение структуры стали в просвечивающий электронный микроскоп показывает, что в металле протекали процессы, характерные для высокотемпературной ползучести. [c.46]

Таким фактором при разрушении оцинкованных прижимных пластин из стали ЗОХГСНА в состоянии закалки и отпуска при 500°С было наличие на поверхности тонкого (глубиной 30— 45 мкм) хрупкого слоя с очень высокой твердостью (рис. 39), образовавшегося в процессе неправильно проводимой термической обработки. Раскисление соляных ванн производилось желтой кровяной солью, содержащей азот. Зародыши трещин могли возникнуть в этом слое в процессе цинкования или при монтаже. [c.62]

По мере углубления знаний менялись и представления о деталях процесса разрушения металлов от усталости. В исследованиях первого этапа основное внимание обращалось на возникновение усталостных трещин, так как считалось, что дальнейший их рост происходит весьма быстро. Затем стали появляться исследования, показывающие, что развитие усталостной трещины может быть весьма длительным, а зародыши трещин существуют в металле практически всегда. [c.6]

Наряду с изложенной существуют другие физические теории процессов деформирования и разрушения. Так, согласно одной из таких теорий зависимость долговечности от величины напряжения объясняется плавлением и вязким течением на границах кристаллов разрушение металла связано с возникновением в зоне нарушения кристаллической структуры на границах между кристаллами некоторого числа зародышей жидкой фазы. [c.28]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве н реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе-ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра- [c.481]

Слияние граничных пор при соединении структурных элементов крист алчической фазы в процессе кристаллизации приводит к образованию не-сплошностей и зарождению субмикротрещии и микротрещин уже на стадии получения сталей и сплавов. Данные несплошности являются "зародышами разрушения" поликристаллических сталей и сплавов. [c.93]

Таким образом, природа процесса образования поликристаплических сплавов при кристаллизации из расплава такова, что в структуре сплавов изначально закладываются элементы, являющиеся "зародышами разрушения" твердого тела, то есть области скопления различных дефектов кристаллической структуры. [c.98]

В общем процессе работы материала под нагрузкой в случае доведения его до разрушения, как правило, имеют место все три этапа упругая деформация, пластическая деформация и разрушение. Однако относительный удельный вес отдельных этапов в разных случаях может быть различным. Иногда пластической деформации предшествуют очень небольшая, труднообнаруживаемая упругая деформация в ряде случаев разрушение наступает после еле заметной пластической деформации. Сам процесс разрушения в одних случаях носит почти внезапный характер, в других — еще в области остаточных деформаций зарождается разрушение. До зарождения последнего остаточные деформации являются чисто пластическими после возникновения первых зародышей разрушения в виде микротрещин остаточная деформация складьшается из пластической и из элементов разрушения структуры. [c.238]

Мы полагаем, что в действительности важны обе эти возможности [68]. Значение характера скольжения обусловлено наличием переноса водорода по дислокациям. Если дислокационный перенос сопровождается разрезанием упрочняющих выделений, то скольжение является сильно планарным и на границах может накопиться значительное количество водорода. Последую-игее влияние этого водорода будет зависеть от характера выделений на границах, поскольку эти выделения будут служить центрами накопления водорода и, следовательно, зародышами разрушения [173. 328, 353]. Таким образом, мы считаем, что конкуренция двух процессов, обусловленных характером внутренности зерна и зернограничными выделениями соответственно, просто отражает две стороны одного и того же явления, при условии, что в нем действительно принимает участие водород. Следовательно, мы, присоединяемся к тем исследователям, которые в большинстве случаев (по крайней мере отчасти) связывают поведение алюминия при КР с водородом [169—173, 179, 183, 328, 329, 354—358]. [c.144]

Несмотря на наличие во всяком реальном материале тех или иных дефектов строения, которые могут являться зародышами разрушения, возможна продолжительная жизнь реальных деталей при наличии трещины, если она не развивается или развивается достаточно медленно. Поэтому важное значение приобретают теория развития макроскопических трещин, в особенности с учетом факторов, приводящих к переходу тела из до-критического состояния в закритическое, и методика анализа трещин и изломов как средства контроля за разрушением и повышения надежности конструкции [33]. Повышение хладостой- [c.4]

Пластическая деформация реальных тел сопровождается образованием и развитием субмикро-, микро- и макротрещин. Исходная структура реальных материалов также далека от совершенства. Причин образования дефектов, в том числе и трещин, много, и здесь нет необходимости подробно освещать этот вопрос. Процесс образования зародышей разрушения связывают прежде всего с движением дислокаций и взаимодействием полей напряжений подвижных и неподвижных дислокаций. Зародыш разрушения возникает при скоплении вакансий, а также дислокаций в микрообъеме, в котором накопленная упругая энергия достигает предельной величины, равной скрытой теплоте плавления. Образование микротрещины и трещины осуществляется при локализации пластического течения на линиях скольжения, формирование которых связано с переориентацией элементов структуры по направлениям вынужденного сдвига вдоль действия главного сдвигающего напряжения объединению микротрещин и их раскрытию способствует пересечение линий Ъсольжения. [c.8]

Что же касается физической теории начального разрушения для кристаллических тел, то она, как и теория пластической деформации, развивается преимущественно на основе представлений о вакансиях и дислокациях (см. гл. 13). Поскольку зародыши разрушения в виде тех или иных несовершенств существуют во всяком реальном твердом теле, рассматривается обычно не только возникновение, но и развитие разрушения из тех или иных дефектов. При этом основным недостатком является отсутствие связи (иногда даже качественной) между теорией для высоколокальных явлений раннего разрушения и макроскопическими характеристиками развитого процесса. [c.177]

Орован [92] установил значительное снижение длительной прочности в активной среде (воде) и для образцов стекла большого диаметра, что может быть объяснено только наличием адсорбционного эффекта, способствуюшего лавинному развитию поверхностных зародышей разрушения при достаточно длительном пребывании в нагруженном состоянии. В этих условиях так называемая длительная прочность может быть понижена в два раза вследствие адсорбционного воздействия среды. Это означает, что образец, растянутый натяжением вдвое меньшим, чем разрывное, все же разрушается в достаточно длительном опыте (через несколько часов или суток). Вместе с тем прочность стекол при быстром нагружении для образцов больших размеров практически не зависит от наличия активной среды, а для достаточно тонких нитей обнаруживает понижение, но значительно меньшее, чем в длительных опытах. [c.197]

Постепенное развитие во времени дефектов структуры -зародышей разрушения — под влиянием заданного напряженного состояния, иногда значительно более слабого, чем то предельное в обычном смысле, которое приводит к мгновенному разрушению, лежит в основе современных физических представлений о длительной статической прочности и об усталостной прочности — выносливости тел при циклических нагружениях. С этой же современной кинетической трактовкой явлений деформации и разрушения, а также самого понятия прочности, связаны и правильные представления о механизме адсорбционного понижения прочности и родственных ему явлений, которые сфор- [c.8]

Адсорбционное действие понизителей твердости обнаруживалось также и по возникновению в процессе разрушения отсутствовавшей обычно фракции весьма мелких частиц это свидетельствует о раскрытии значительно большего числа зародышевых дефектов — микротрещин на единицу объема разрушаемого тела вследствие понижения работы образования их поверхности. Такое явление особенно ярко выражено в процессах тонкого измельчения — диспергирования твердых тел. Известно, что по мере повышения дисперсности и образования все более и более мелких частиц работа измельчения возрастает даже при расчете на единицу вновь образуемой поверхности. Это связано не только с масштабным фактором, т. е. с повышением прочности частиц малых размеров из-за меньшей вероятности встречи в них опасных дефектов — зародышей разрушения, но, возможно, и с упрочнением поверхностного слоя частиц вследствие пластического деформирования (образования упрочнен- [c.14]

Микронеоднородности деформации тесно связаны с дислокационной природой пластического течения. Локальные деформации могут достигать очень высоких относительных значений и приводить к значительным местным нарушениям решетки кристалла, резкому ослаблению связей в решетке на некотором интервале (т. е. к появлению зародышей разрушения с теми или иными эффективными размерами с), а также к формированию новых барьеров — препятствий для сдвигообразования границ блоков (дислокационных сеток), сидячих дисклокаций, дефектов упаковки, двойниковых границ и т. п. Вместе с тем определецные формы деформационных микронеоднородностей, в том числе незавершенные, не распространившиеся на все сечение кристалла сдвиги (т. е. дислокационные скопления в одной или в ряде близко расположенных плоскостей скольжения), формирующиеся благодаря наличию различных препятствий в плоскостях скольжения, ведут к появлению резких локальных концентраций напряжения, во много раз превосходящих приложенное скалывающее напряжение х. Эти высокие локальные напряжения, в свою очередь, могут приводить к возникновению и постепенному развитию микротрещин — равновесных зародышей разрушения ( равновесность понимается здесь в том смысле, что величина данного дефекта с при имеющемся уровне приложенных нормальных напряжений не достигает еще на стадии А того критического значения, когда дефект становится опасным и распространяется на весь кристалл в виде трещины отрыва равновесная в указанном смысле слова трещина не является, разумеется, обратимой,— при снятии напряжения она может, вообще говоря, сохраниться). [c.173]

Характер зародышей разрушения и степень их развития (эффективная величина с) на разных этапах стадии А зависят от природы кристалла и от условий деформирования. В случае простого базисного скольжения в монокристаллах цинка при низких температурах, а также и при обычных температурах — на начальных этапах еформации, т. е. при невысоких значениях сдвига а и скалывающих напряжений х, когда процесс рассасывания локальных деформаций и высоких напряжений протекает недостаточно интенсивно можно воспользоваться следующей приближенной схемой [118, 119, 135]. [c.173]

При использовании более длинноволнового излучения (емкостные датчики и куметры коротковолнового радиодиапазона) волна в силу дифракции беспрепятственно огибает как неоднородности состава здорового материала, так и малые дефекты. Таким образом обнаруживается только большое число дефектов, меняющих общую диэлектрическую проницаемость материала. Вблизи необнаруженных малых дефектов (особенно при циклическом нагружении) образуются зародыши разрушения, имеющие тенденцию к росту при температурных изменениях, под действием нагрузок или в процессе старения материала. [c.476]

Мезоуровень. В качестве масштаба разрушения отрывом на мезоуровне может служить размер зародыша трещины г , способного к самоподобному [c.341]

Пр1 дальнейшем увеличении температурного паиора (Э < О < < Э,,р) уменьшается радиус зародышей 1см. уравнеи е (17.39)1, что приводит к значительному росту числа жизнеспособных зародышей, т. е. к увеличению количества действующих центров парообразования. Наступает режим развитого пузырькового кипения (область Р), который характеризуется интенсивным разрушением и турбулизациеи вязкого подслоя, быстро растущими пузырями иара. Этот режим отличается высокой интенсивностью теплообмена, что является следствием ь-алой толщины пограничного слоя у поверхности нагрева. [c.2]

Как было показано выше, типичным механизмом разрушения однофазных ОЦК-металлов является механизм скачкообразного подрастания докритической трещины, который не наблюдается в дисперсно-упрочненных материалах. Основной причиной, объясняющей отсутствие этого механизма, наряду с легкостью развития межзеренного разрушения, является легкость зарождения пор. Поры, как уже указывалось ранее, образуются в результате разрушения хрупких частиц и их межфазных границ. Так, если в однофазном молибдене МТ образование пор начинается лишь при 20—30 % пластической деформации [387], когда в области шейки образуется ячеистая дислокационная структура, то в дисперсноупрочненных сплавах микротрещины, т. е. зародыши пор, образуются либо еще в области упругой деформации, либо уже при 3—5 % пластической деформации. [c.210]

Превыщение эксплуатационной температуры выше расчетной приводит к интенсификации диффузионных процессов, что сказывается на изменениях дислокационной структуры гибов и на характере развития разрушения. При одном и том же времени эксплуатации с ростом температуры возрастают размеры субзерен, более интенсивно протекают процессы рекристаллизации, т.е. ускоряются разупрочняющие процессы. При температуре 600 °С и выше рекристаллизация осуществляется не только на стадии образования зародышей внутри исходных зерен, но и путем миграции границ зерен. Такие изменения в структуре металла наблюдаются при приближении к границе между областями бив карты. [c.28]

Влияние напряжения на скорость развития трещины показано на кривых (рис. 58), позволяющих определить пороговые напряжения для каждой температуры испытания, ниже которых трещины практически не растут за выбранный промежуток времени. Для сплава ЖС6КП электрошлакового переплава при 100-часовой долговечности пороговыми напряжениями можно ориентировочно считать при температуре 980°С 0,12— 0,13 ГН/м2, при 950°С—0,16 ГНМ при 900°С—0,29—0,30 ГН/м . Уровнем действующих напряжений определяется опасность забросов температуры — кратковременного, минутного, даже секундного действия очень высоких температур. Заброс температуры для материала опасен главным образом тем, что при этом могут возникнуть зародыши трещин. Зародышевые трещины при последующем действии напряжений выше пороговых значительно ускоряют окончательное разрушение или мало влияют на общий ресурс, если условия последующей работы мягче пороговых. [c.85]

Участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости. В этой зоне видны характерные усталостные линии, волнообразно расходяш,иеся от очага разрушения. Форма усталостных линий зависит от формы детали и характера нагружения. Направления развития трещины могут отклоняться от первоначального. При этом образуются зародыши трещин, развивающиеся в другом направлении и называемые иногда пасынковыми. От их слияния образуются вторичные ступеньки и рубцы. [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...