О хрупком разрушении и вязкости

О хрупком разрушении и вязкости [c.366]

О ХРУПКОМ РАЗРУШЕНИИ И ВЯЗКОСТИ 815 [c.315]

После фазового старения отношение Оо,2/ в повышается до 0,9—0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются. [c.390]

Для количественного сопоставления склонности материалов к хрупкому разрушению в зависимости от температурных условий эксплуатации широко используется способ серийных испытаний на ударную вязкость стандартных образцов с надрезом. По результатам этих испытаний обычно строят температурные зависимости ударной вязкости Ои и доли вязкой составляющей в изломе Fb- Для хладноломких металлов эти зависимости имеют резкий спад, по которому определяют критическую температуру хрупкости Гкр. При более пологих переходах в область хрупкого состояния используют условные приемы определения Гкр по допуску на снижение Дн или Fs- Полученная из испытаний критическая температура хрупкости Гкр(°К) сопоставляется с минимальной температурой металла в условиях эксплуатации Та. [c.20]

По-видимому, процесс удара частиц о покрываемую поверхность можно рассматривать как состоящий из двух основных фаз. Степень проявления первой фазы — хрупкого разрушения капель — определяется соотношением значений коэффициента вязкости капель диспергированного материала в момент их попадания на обрабатываемую поверхность к скорости их полета. Сразу же вслед за первой фазой проявляется вторая, когда осколки разрушенной капли под воздействием сил поверхностного натяжения приобретают округлую форму и в известной мере смачивают поверхность, но краевой угол не достигает при этом равновесного значения ввиду большой скорости охлаждения частиц и, следовательно, роста значений их вязкости. [c.238]

Поскольку осколки капель при ударе о поверхность разлетаются в радиальном направлении, то после завершения второй фазы каждая частица приобретает конфигурацию, показанную на рис. 5. Для некоторого уменьшения хрупкого разрушения жидких частиц в момент их удара о покрываемую поверхность и ослабления степени отрицательного влияния этого явления на пористость и прочность сцепления покрытий с металлом необходимо уменьшение коэффициента вязкости частиц, обеспечение оптимальных скоростей полета, снижение краевого угла их взаимного смачивания и смачивания ими металлической подложки, а следовательно, повышение температуры нагрева и снижение скорости их охлаждения. [c.239]

Имеющиеся данные о влиянии титана на склонность стали к хрупкому разрушению весьма противоречивы. Добавки 0,10—0,25% титана [59] снижают величину ударной вязкости материала при понижении температуры. Дальнейшее увеличение титана до 0,4% существенно улучшает свойства стали. В качестве раскислителя титан оказывает положительное действие на свойства стали за счет измельчения зерен, изменения соотношения феррита и перлита и понижения склонности к перегреву. При получении мелкодисперсной структуры (зерна с 5-го до 10-го номера) при добавках титана 0,3—0,4% на каждый номер измельчения зерна критическая температура хрупкости, определенная Цр=2 кгс-м/см , понижается в среднем на 10°С [41]. [c.41]

Склонность сталей к хрупкому разрушению была оценена по результатам испытаний на ударную вязкость образцов типа 1 по ГОСТу 9454—60 с разделением величины ударной вязкости на работы зарождения и распространения трещины. Если принимать за критерий перехода материала в хрупкое состояние работу распространения трещины ар = 2 кгс- м/ м , то результаты (рис. 14) свидетельствуют о том, что термическое упрочнение стали Ст. 3 вне зависимости от степени ее раскисленности приводит к значительному повышению прочностных и хладостойких свойств. Особенно существенно [c.44]

Для многих строительных и машиностроительных сталей (Ов < 1000 МПа) определение вязкости разрушения Кгс затруднено. Поэтому о сопротивлении хрупкому разрушению судят не по вязкости разрушения Клс, а по температурному порогу хладноломкости 4о (рис. 167). Наиболее низкую конструктивную прочность имеют горячекатаные стали обыкновенного качества (Ст2, СтЗ, Ст4 и др.) с ферритно-перлитной структурой (рис. 167). Чем больше в них содержание углерода, тем выше и 4о-Термическое упрочнение углеродистых сталей повышает и несколько снижает порог хладноломкости (рис. 167, Уту)- [c.316]

О пригодности материала для работы при заданной температуре судят по температурному запасу вязкости, равному разности температуры эксплуатации и При этом, чем ниже температура перехода в хрупкое состояние по отношению к рабочей температуре, тем больше температурный запас вязкости и выше гарантия от хрупкого разрушения. [c.229]

После закалки на мартенсит и низкого отпуска свойства легированной стали определяются концентрацией углерода в мартенсите. Чем она выше, тем больше прочность и твердость, ниже ударная вязкость, выше склонность к хрупкому разрушению стали. Максимальное упрочнение достигается уже при 0,4 % С (рис. 9.7). При большей концентрации углерода показатели прочности становятся нестабильными из-за хрупкого разрушения стали, о чем свидетельствуют низкие значения ударной вязкости. [c.257]

В предыдущих главах были рассмотрены методы измерения таких параметров вязкости, как критическая интенсивность напряжений, У-интеграл и раскрытие трещины. Теперь обратимся к процессам локального разрушения перед концентратором напряжений для того, чтобы оценить влияние свойств материала на критические значения вязкости, преследуя тем самым двоякую цель. Во-первых, зная, как механические факторы влияют на микромеханизмы разрушения вблизи концентратора напряжений, можно судить о практическом использовании материала, имеющего то или иное значение вязкости разрушения. Во-вторых, идентифицируя структурные особенности, определяющие низкую вязкость, можно учесть их при разработке материалов с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению. [c.166]

В ИркутскНИИхиммаше в течение длительного времени изучались температурные зависимости ударной вязкости, полученные при испытаниях образцов с и и V-образными надрезами для сталей разных марок, как в состоянии поставки, так и после их длительной эксплуатации (на основании испытаний материала контрольных вырезок из стенок диагностируемого оборудования). Результаты исследований свидетельствуют, что изменение формы надреза может существенным образом изменить представление о хладостойкости и способности сталей к сопротивлению хрупкому разрушению. [c.74]

Поэтому все результаты механики хрупкого разрушения, основанные лишь на представлении о коэффициентах интенсивности напряжений в конце трещины, целиком переносятся и на рассматриваемый случай. Однако при этом соответствующие константы и прежде всего соответствующая вязкость разрушения, будут зависеть уже от толщины пластины. [c.175]

Если же тонкая структура устойчива, то необходимо еще рассмотреть вопрос о дальнейшем развитии трещины в процессе монотонного возрастания внешней нагрузки. При рассмотрении последнего вопроса механика хрупкого разрушения также может оказаться достаточной, если число скачков достаточно велико и при исследовании ставится ограниченная задача об определении приблизительного местонахождения конца трещины после большого числа скачков. Для решения последней задачи нужно взять некоторое среднее значение вязкости разрушения Ki для устойчивой тонкой структуры и приравнять его расчетному коэффициенту интенсивности напряжений Ki] при Этом движение конца трещины будет монотонным и устойчивым. Следует подчеркнуть, что, вообще говоря, среднее значение вязкости разрушения для устойчивой тонкой структуры отлично от вязкости разрушения, соответствующей началу нестабильного роста трещин, поэтому для ее измерения необходимы дополнительные эксперименты. [c.260]

Поведение материала (рис. 33) имеет важное значение для испытаний и выбора материала. Для получения данных о фактическом сопротивлении материала хрупкому разрушению необходимо испытывать крупные образцы. При проектировании следует помнить, что прочностные характеристики высокопрочного материала с низкой вязкостью можно полностью использовать только в том случае, когда размер дефекта или трещины сведен к минимуму. Менее прочный материал, обладающий высоким сопротивлением хрупкому разрушению, устойчивее по отношению к более крупным трещинам. Очевидны и требования, предъявляемые в обоих случаях к методам контроля. [c.117]

Общее описание. Основным методом контроля вязкости материалов, который использовали при создании артиллерийского оружия, долгое время являлся метод испытания на ударную вязкость по Шарпи. Он был первоначально разработан в 1900 г. в Европе для определения стойкости материала к ударным нагрузкам (Мозер, 1937 г.). Необходимость ударного испытания надрезанного образца дополнительно к испытанию на растяжение возникла в результате многочисленных наблюдений хрупкого разрушения, возникающего у основания выступов или заплечиков в деталях из хрупкого металла, которые падали и тем или иным образом подвергались действию ударных нагрузок. Испытание на растяжение не давало соответствующей информации о вязком состоянии материала. [c.299]

Численное значение ударной вязкости для различных материалов колеблется от 0,1 у серого чугуна до 25 кГ-м/см у латуней. По ударной вязкости судят не только о способности материала работать в условиях ударного воздействия, но и о склонности металла к хрупкому разрушению и в условиях статического нагружения чем выше ударная вязкость, тем эта склонность меньше. Для вязких металлов (алюминиевых сплавов, латуней и т.д.) она изменяется от 2 до 25 кГ1см для хрупких — составляет менее 1 кГ-м1см . Нужно отметить, что даже хрупкие металлы значительно превосходят по ударной вязкости пластмассы. [c.140]

После фазового старения отношение < о,2/ в повышается до 0,9. .0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются, но повьш1аются тепло- и жаростойкость. [c.372]

Последнее обстоятельство нейтрализует положительное влияние высокотемпературной обработки, связанное с существенным уменьшением суммарной протяженности первичных карбидов, что выражается в отсутствии эффекта повышения ударной вязкости. Фотографии изломов ударных образцов стали марки 4Х5МФС после стандартной и высокотемпературной термической обработки, приведенные на рис. 6.6 (см. вклейку), сви-детельсвуют о хрупком разрушении их в результате аустенизации при 1200 °С. [c.92]

Температура — это мера энергии массы движущихся частиц. Однако и частицы, т. е. атомы и свободные электроны, весьма различны не только по массам, но и по самой их природе и по их физическим свойствам. Не выходя за рамки макроскопических объемов, мы вправе оперировать с величинами модуля сдвига. Динамическая вязкость действительна для металла от кристаллов до любых макроскопических размеров. Эта физико-механическая характеристика более универсальна, чем модуль сдвига. Можно еще раз обратить внимание на подобие этих характеристик металла. Формулы (3.50) и (3.51) говорят о том, что граница хрупкого разрушения и вязкого течения металла определяется сдвиговой энергией, создаваемой сдвигом Рсдв. [c.154]

С помощью калориметра специальной конструкции определена средняя температура частиц покрытия из двуокиси циркония в момент их встречи с подложкой при нанесении покрытия стержневым методом. При расстоянии между соплом пистолета и покрываемой поверхностью в 50 мм 60.2% всех частиц попадает на покрываемую поверхность, нагретую до температуры плавления. Экспериментально установлено, что при охлаждении, после завершения процесса нанесения, существенного температурного перепада между покрытием и соприкасающимся с ним металлом не наблюдается. Предполагается, что процесс удара частицы о поверхность состоит из двух основных фаз. Степень проявления первой фазы — хрупкого разрушения капель — определяется отношением значений коэффициента вязкости капель диспергированного материала в момент их попадания на обрабатываемую поверхность к скорости их полета. Сразу же вслед за первой фазой проявляется вторая, когда осколки разрушенной капли под действием сил поверхностного натяжения приобретают округлую форму и в значительной мере смачивают поверхность. Библ. — 4 назв., рис. — 5. [c.346]

При анализе кон.хретных случаев хрупких разрушений деталей машин и ряда сварных металлоконструкций данные о зависимостях ударной вязкости материала и сварного соединения от температуры дают также достаточно полезную информацию, в особенности, если иметь в виду экспрес-сность анализа и большой объем накопленных в этой области данных. [c.38]

Развитие представлений об условиях образования хрупких состояшгй привело к понятиям о температурном запасе вязкости, о первой и второй критической температурах как характеризующих соответственно квази-хрункое и хрупкое состояние. Энергетическая трактовка в упруго-нласти-ческой постановке условий распространения инициированной трещины дала возможность охарактеризовать критический размер трещин или дефектов, способствующих возникновению хрупких разрушений, а путем применения статических представлений о вероятности существования опасных дефектов в напрягаемых объемах — оценить роль абсолютных размеров на прочность при хрупких состояниях. Результаты исследований критерием хрупкого разрушения обосновали методы испытания, позволяющие определять критические температуры и размеры трещин, а также разрушающие напряжения при квазихрупком и хрупком состоянии, необходимые для выбора материалов, производственных и эксплуатационных условий, исключающих воз-мон ность хрупких разрушений. [c.41]

Получить высо ую прочность у обычных машиностроительных сталей (до 0,5—0,5 % С) можно путем объемной закалки и низкого отпуска. Однако повышение прочности (ав, От) сопровождается уменьшением сопротивления хрупкому разрушению, о чем свидетельствует понижение КСП, КСТ,/С и порога хладноломкости. Чем выше содержание в стали углерода, тем ниже вязкость разрушения Кю сталей структурой отпущенного мартенсита (fи . 169, а). [c.326]

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]

О. Г. Соколова [4] при изучении тонкой и сверхтонкой структур железомарганцевых (е+у) сплавов обнаружен ряд новых явлений найдены условия зарождения и стабилизации е-фазы. Обнаружено явление сверхпластичности в районе прямого и обратного 7 е-перехода и механические последействия (механическая память), выявлена роль указанных процессов на физические, механические и коррозионно-механические свойства. На основании этих исследований была предложена для технического использования немагнитная двухфазная сталь марки Г20С2. Исследование таких важных эксплуатационных характеристик как ударная вязкость, сопротивление вязкому и хрупкому разрушению, характер разрушения, проведенное в ЦНИИЧМ им. И. П. Бардина, расширило возможности практического использования этой стали. [c.11]

Обычная хладноломкость (разрушение сколом) переходит у а-сплавов промышленной чистоты в зернограничную хрупкость, что и приводит к снижению значений ударной вязкости и повышению порога хладноломкости. Видно, что а-сплавы высокой чистоты всегда разрушаются транс-кристаллитно хрупко (см. рис. 92, II, а) в то время, как фрактограммы поверхностей изломов ударных образцов а-сплавов промышленной чистоты свидетельствуют о действии двух механизмом хрупкого разрушения интеркри-сталлитного и транскристаллитного (см. рис. 92, III, а). [c.215]

Увеличение содержания примесей внедрения в сплавах промышленной чистоты способствует росту склопностй к хрупкому разрушению. При этом реализуется пластический сдвиг в ограниченном числе плоскостей скольжения ГЦК-решетки, что и приводит в общем случае к повышению прочности и снижению пластичности и вязкости с понижением чистоты выплавки. Примеси внедрения увеличивают сопротивление движению свободных дислокаций со стороны кристаллической решетки. В этом заключается одна из причин повышения температуры порога хладноломкости сплавов промышленной чистоты и их более низкой деформационной способности. О том, что ГЦК-струк-тура сплава Г29 высокой чистоты содержит в меньшем количестве и меньшей плотности дефекты кристаллического строения, чем структура сплава Г23 промышленной чистоты подтверждают данные диффузного рассеяния (см. рис. 70, 71). [c.239]

По этому критерию (для образцов с V-образным надрезом) критическая температура хрупкости составляет для стали 12МХ - минус 26°С, для стали 15Х5М - минус 20°С и для стали 09Г2С - плюс 6°С. Видно, что даже для образцов с традиционным типом надреза переход от оценки вязкостных свойств стали по ударной вязкости к оценке по показателю вязкой составляющей приводит к переоценке существующих представлений о способности сталей сопротивляться хрупкому разрушению. [c.76]

Использование другого критерия при испытании образцов Шарпи с V-образным надрезом и прочие испытания. Температура, при которой достигается соответствующий уровень энергии разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом из данной стали, меняется не только в определенном интервале, вьппе которого происходит переход материала от хрупкого к вязкому разрушению, но также и в зависимости от уровня энергии, связанного с вязким поведением материала. Некоторые авторы считают, что важнее знать зависимость температуры эксплуатации от интервала переходной температуры, чем значение энергии разрушения. Это приводит к использованию иного критерия, который в меньшей степени зависит от таких переменных величин, как прочность материала, направление нагружения и показатель вязкости разрушения. Таким критерием может быть угол изгиба образца до разрушения или значение энергии разрушения при определенной температуре, составляюш ее часть энергии, измеренной в образце с вязким характером разрушения. Для многих низкоуглеродистых и низколегированных сталей внешний вид излома изменяется в диапазоне переходной температуры от вязкого волокнистого и шелковистого до хрупкого кристаллического с характерным блеском. Эту особенность также используют для определения переходной температуры посредством оценки процента волокнистости или процента кристалличности. Например, в случае разрушения судов результаты испытаний и эксплуатационных разрушений сравнивали с использованием внешних видов изломов. Проведя анализ свыше 500 разрушений листов в судах, Ходсон и Бойд (1958 г.) сравнили их со значениями энергии разрушения и внешним видом изломов испытанных при температуре разрушения образцов Шарпи. Они установили, что следует принимать во внимание и энергию разрушения и внешний вид излома. Почти все листы, полностью пересеченные хрупкой трещиной, имели энергию разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом <С4,84кгс-м и >70% кристалличности в изломе. Так как большинство разрушений произошло в температурном интервале от О до 10° С, температуру испытания 0° С выбирали произвольно. Считается, что минимальный критерий энергии разрушения образцов Шарпи (4,84кгс-м с 30% волокон в изломе) должен служить признаком для отбраковки листов, обладающих недостаточным показателем вязкости разрушения. [c.220]

Раскрытие трещины и общий механизм хрупкого разрушения. Трудность применения метода линейной механики разрушения к сравнительно вязким конструкционным сталям низкой и средней прочности объясняется тем, что в этих случаях разрушение может быть связано со значительной локальной пластичностью. В таких материалах во время испытания образцов стандартных размеров с надрезом при нормальных скоростях деформации перед разрушением впереди напряженной трещины может распространяться пластическая зона. Вследствие этого невозможно проанализировать упругое напряженное состояние и вычислить показатель вязкости разрушения Кс- Уэллс (1969 г.) разработал метод, приняв, что неустойчивое распространение дефекта происходит при его критическом раскрытии около вершины (критическое раскрытие трещины или OD). Он предполагал, что это значение одинаково для реальных конструкций к образцов небольших размеров подобной толщины. Экспериментальное подтверждение было получено несколькими специалистами. Например, результаты определения разрушающих напряжений для охрупченных труб высокого давления из сплава циркония хорошо согласовывались с данными испытаний на изгиб образцов небольших размеров с надрезом для исследования критического раскрытия трещины (Фернихауф и Уоткинс, 1968 г.). Хорошее соответствие наблюдалось между поведением материалов при инициирующих испытаниях широкого листа и на изгиб образцов натурной толщины для выявления величины критического раскрытия трещины (Бурде-кин и Стоун, 1966 г.). В условиях малой пластической деформации можно показать, что усилие распространения трещины G есть произведение предела текучести Оу и критического раскрытия трещины б [c.236]

Основой многих проблем часто является неосведомленность конструктора о явлении хрупкого разрушения — ситуация, которая может возникнуть оттого, что конструктор в течение длительного времени привычно полагался на пластичность и вязкость материала. Когда эта точка зрения, на которую полагались долгое время, стала более непригодной, как, например, в настоящее время обстоит дело с высокопрочными материалами, единственная возможность предотвращения хрупкого разрушения заключается в контроле других условий, которые приводят к хрупкому разрушению. Это требует умения и знаний, которых большинство инженеров не имеют в достаточной степени. Для решения таких задач необходимо использовать весь накопленный опыт, которым владеет специалист по разрушению. Современный опыт в области оценки и реконструирования разрушенных компонентов артиллерийского орудия показал, что в некоторых случаях даже ограниченные знания чисто качественных принципов предотвращения хрупкого разрушения могут быть эффективными при решении проблем, связанных с его ликвидацией. [c.294]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...