Карты механизмов разрушения

КАРТЫ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ [c.211]

В качестве примера на рис. 5.17 приведена карта механизмов разрушения для молибдена [435]. Отметим, что при разрушении ОЦК-ме-таллов в интервале от абсолютного нуля до температуры плавления Эшби различает семь механизмов разрушения скол, межзеренное разрушение, низкотемпературное пластичное разрушение, внутри-зеренное разрушение при ползучести, межзеренное разрушение при ползучести, разрыв и динамическое разрушение. В разрушении сколом Эшби выделяет три вида скол 1 — разрушение сколом, когда не наблюдается общая пластичность, хотя микропластичность в вершине трещины может быть, скол 1 — это скол от существующих дефектов [c.211]

Рис. 5.17. Карта механизмов разрушении молибдена [435)

Карты механизмов разрушения следует отличать от карт механизмов роста лор (разд-, 15.3.Э.З), Понятие "механизм разрушения" охватывает все стадии повреждения и разрушения, реализующиеся в данном конкретном случае. [c.276]

Для построения карт механизмов разрушения на основе результатов исследования поверхностей разрушения необходимо, чтобы эти результаты содержали достоверную информацию о типе разрушения. Однако такие исследования не позволяют выявить механизмы роста пор. [c.280]

Карты механизмов деформации и разрушения, предложенные Эшби и соавторами [30—32], являются заметным этапом развития современной физики прочности. Благодаря им появилась возможность свести в единую логическую систему взглядов многочисленные результаты самых разнообразных исследований в области пластической деформации и разрушения материалов. Простая и наглядная форма взаимосвязи механизмов деформации с уровнем механических свойств материала в широком диапазоне температур позволяет выделить основной механизм деформации в каждом из температурных интервалов. При этом карты Эшби несут как бы двойную нагрузку, с одной стороны, они являются фактически механическим паспортом материала, а с другой,— акцентируют внимание на узловых и, следовательно, наиболее актуальных и перспективных направлениях исследований. [c.18]

Рассмотренные карты механизмов ползучести и типов разрушения имеют кроме теоретического большое практическое значение. Основные направления практического применения карт следующие [c.11]

При отсутствии перегрева в расчетных температурных условиях пароперегревательные трубы работают также в области ползучести и при длительной эксплуатации (свыше 10 ч) происходит их разрушение в результате отработки ресурса. Температурно-силовые условия эксплуатации пароперегревателей соответствуют условиям области б карты механизмов ползучести. Разрушение развивается по механизму порообразования. Однако [c.19]

Таким образом, карты механизмов ползучести и разрушения и полученные зависимости кинетики накопления повреждений от структуры стали позволяют повысить надежность экспертизы причин повреждения элементов энергооборудования. [c.21]

Величина приложенных напряжений при данной температуре определяет механизм зарождения и развития повреждений. При высоких напряжениях межзеренное разрушение происходит путем зарождения и роста клиновидных трещин, которые появляются на стыке трех зерен и распространяются по границам. Поэтому присутствие в структуре разрушенных деталей клиновидных трещин свидетельствует о высоком уровне напряжений, приближающемся к границе между областями а п б на карте механизмов ползучести и разрущения. [c.28]

При переходе из одной температурно-силовой области карты механизмов ползучести в другую возможно изменение фазового состава, структуры, механизма деформирования и разрушения, что в конечном итоге может привести к иным значениям коэффициентов уравнения (3.2). По величине дисперсии, характеризующей отклонения опытных точек от расчетной поверхности, в пространстве Т,а, оценивают достоверность результа- [c.70]

Области внешних условий (или поля карты, в каждом из которых доминирует какой-Либо один механизм разрушения) можно определить путем анализа поверхностей разрушения (фрактографический анализ) достаточно большого числа разрушенных при ползучести образцов [371, 372]. [c.276]

Можно использовать уравнения, вытекающие из модельных представлений (точно так же, как при построении деформационных карт), и описывающие зависимость времени до разрушения от температуры и напряжения, для различных механизмов разрушения [464]. Эти уравнения (которые можно назвать основными уравнениями разрушения при ползучести) уже рассматривались в предыдущей главе. В дальнейшем приведем их к виду, в котором их удобно использовать при построении карт разрушения. [c.276]

Главным предположением при построении карт разрушения на основе уравнений (16.1) - (16.4) является предположение о параллельном взаимно независимом действии отдельных рассматриваемых механизмов разрушения. Согласно этому предположению в рассматриваемых условиях разрушение происходит в соответствии с тем механизмом, который ведёт к наиболее короткому времени до разрушений. Предположение о параллельном действии отдельных механизмов разрушения существенно упрощает ситуацию, так как можно ожидать, что повреждения, вызываемые одним механизмом, влияют на действие других механизмов. [c.277]

К построению карт разрушения относится все, что было сказано в разд, 13.4 о построении деформационных карт. При использовании соответствующих основных уравнений достоверность карт разрушения сильно зависит от точности, с которой известны коэффициенты объемной диффузии и особенно коэффициент диффузии по границам зерен. То же самое, конечно, относится и к некоторым другим величинам, входящим в основные уравнения, таким, как Е , в уравнении (16.1), у в (16.2), А в (16.3) и в (16,4), Так же, как диффузионные, постоянные, эти величины можно оценить только приближенно. Однако значение подобных карт от этого не снижается. Такие карты дают возможность, хотя бы приблизительно, определить области внешних условий, при которых доминирует тот или иной из основных механизмов разрушения при ползучести. [c.280]

Практическое значение карт разрушения (так же, как и деформационных карт) заключается в том, что предсказание определяющего механизма разрушения, действующего при данных условиях, позволяет влиять на структуру материала с целью повышения долговечности . [c.281]

Карта разрушения определяет область условий, в которых можно данные по разрушению при ползучести экстраполировать на базе единого регрессионного уравнения. Экстраполяция до областей условий, в которых действует один механизм разрушения, ведет к прогнозированию более длительных времен до разрушения. При этих условиях необходимы другие регрессионные уравнения или необходимо первоначальное регрессионное уравнение дополнить следующим членом или членами [464]. [c.281]

Рис. 7.29. Карты разрушения сталей в коррозионной среде, определяющие области (а) частот и (б) асимметрии цикла, в которых механизм роста трещины остается неизменным [120]

Таким путем на карте нанесены две области ползучести, механизмы которых определяются при каждой температуре уровнем напряжений. Соответственно в этих областях есть различия в типе разрушения. [c.9]

Идея деформационных карт (карт деформационных механизмов), о которых уже говорилось в гл, 13, совершенно логично привела к идее карт разрушения . Первые карты разрушения были опубликованы в 1969 г. 1463]. Позднее концепцию карт разрушения детально разработали Эшби и др [372]. [c.276]

Эшби 114) предложил достаточно наглядный подход к систематизации механизмов деформации и разрушения метод построения карт деформации и разрушения, на которых в координатах напряжение, нормированное на модуль упругости,— гомологическая температура наносятся области проявления ведущего механизма деформации, который из данного набора действующих механизмов наиболее влияет на скорость деформации. [c.197]

На диаграмме с осями нормализованное напряжение 8 Е и гомологическая температура Т/Тпл могут быть представлены области, в которых описанные выше механизмы разрушения являются преобладающими. Такие диаграммы, впервые предложенные Рэем и впоследствии развитые Эшби с сотрудниками [434—436], называются картами механизмов разрушения. Карты могут быть также построены в осях — время 4 и деформация до разрушения. [c.211]

Обзорные работы Эшби [434—436], в которых для материалов различных классов были построены и проанализированы карты механизмов разрушения, сыграли валгную роль в обобщении многочисленных экспериментальных и теоретических исследований процесса разрушения. Однако применительно к вопросам пластичного разрушения, представляющим процесс развития и накопления дефектов в материале при деформировании, карты Эшби оказываются недостаточными для анализа и прогнозирования поведения материалов при нагружении, поскольку они не отражают динамику процесса [4371. В последующих работах Эшби [370, 393] разработана простая модель пластичного разрушения, учитывающая накопление в материале повреждаемости и тип напряженного состояния. [c.213]

КАРТЫ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ. Представленный обзор механизмов росга пор показывает, что при обсуждении процесса роста пор должны рассматриваться, по крайней мере, семь механизмов. На рис. 15.12 [420] показана схема, иллюстрирующая взаимосвязи различных механизмов. В эту [c.251]

Протекающие в материале процессы в случае эксплуатационных разрушений могут протекать не в строгом соответствии с диаграммами или картами Эшби. Это обусловлено существованием критических условий по масштабному уровню протекания процесса эволюции открытых систем в соответствии с принципами синергетики [43-46]. При различном сочетании одновременно действующих нескольких факторов в результате эффекта их суммарного воздействия, взаимного влияния друг на друга может измениться критическая величина используемого (одного) параметра, который применяется для определения границы смены механизма разрушения. Многофакторная оценка поведения материала при различном сочетании параметров внешнего воздействия подразумевает комплексное изучение границ перехода от одних протекаемых процессов разрушения материала к другим с использоваттем интегральных характеристик эволюции поведения материала и рельефа излома в оценке условий его нагружения в эксплуатации. [c.99]

Рис. 7.39. Карта областей разрушения металлов в агрессивной среде при разной асимметрии цикла с механизмами, отвечающими начальной стадии роста трещины и области формирования усталостных бороздок, с учетом пороговой величины Kis

Процессы разрушения и деформирования при ползучести являются термоактивированными кинетическими процессами и происходят одновременно в течение практически всего времени пребывания материала под нагрузкой. Изучение процесса разрушения должно происходить в тесной связи с изучением процессов деформирования при ползучести. Поэтому прежде, чем рассматривать морфологические особенности разрушения, рассмотрим различные температурно-силовые области, в которых в основе процессов ползучести и разрушения лежат разные механизмы, вызывающие кинетические закономерности накопления деформации и несплошностей при ползучести. Этой цели служат так называемые карты механизмов ползучести и разрушения. [c.7]

Ползучесть — весьма сложное явление, которое не удается описать на основе единых физических представлений. В зависимости от температурно-силовых условий испытаний реализуются те или иные механизмы деформирования. Точность прогнозирования характеристик жаропрочности в значительной степени зависит от того, ведется ли оно в области действия одних и тех же механизмов деформирования или происходит переход в область другой группы механизмов. В последнее время появились работы, в которых на основании анализа кинетических особенностей ползучести при различных температурно-силовых условиях предложены карты механизмов ползучести некоторых чистых металлов и сталей [1,2]. Построение таких картограмм имеет большое теоретическое и практическое значение для диагностики и прогнозирования жаропрочных свойств металла. В [3,4] представлены карты механизмов ползучести и разрушения для стали 12ХШФ, широко применяемой в теплоэнергетике. [c.7]

Анализ кинетических кривых ползучести с использованием указанных зависимостей позволил авторам провести температурно-силовые границы между областями температур и построить карты механизмов ползучести и разрушения стали 12Х1МФ. Карта механизмов ползучести представлена на рис. 1.1. [c.8]

Разрушения в условиях эксплуатации, соответствующих области в карты механизмов ползучести наблюдаются при перегревах метгыла труб пароперегревателей. Как видно из картограммы (рис. 1.2), при нагреве до температур, превышающих 620 °С, в металле развиваются процессы рекристаллизации. Это приводит к возрастанию деформационной способности металла, полной трансформации структуры стали в феррито-карбидную структуру, интенсификации процессов перехода легирующих элементов в карбидные фазы. Долговечность труб в условиях такого перегрева не превышает 10—15 тые. ч. Для труб, разрушившихся в условиях ползучести, характерно наличие значительного слоя окалины и присутствие на наружной поверхности труб продольных трещин, сопутствующих основному разрыву. В случае перегрева до указанных температур разрущение происходит с относительно большим увеличением периметра трубы, заметным утонением стенки за счет повышенной деформационной способности в этих условиях. Характерно широкое раскрытие трубы в месте сквозной трещины. Микромеханизм разрушения соответствует порообразованию. Структура металла разрушенной трубы становится ферритной с крупными карбидными частицами по границам зерен. Вблизи разрушения имеет место некоторый роет зерна. Присутствие всех перечиеленных признаков евидетельствует о том, что разрушение исследуемой трубы произошло в результате длительного перегрева. [c.19]

На рис. 1.10, в представлен пример разрушения пароперепускной трубы 0 133x17 мм в месте приварки ее к коллекторной трубе 0 325x43 мм в. зоне сварного шва. Рабочая температура этой трубы 565 °С. Основной тип разрушения — клиновидные трещины, распространяющиеся по границам зерен от тройных узлов. Разрушение произошло через 65 тыс. ч эксплуатации под действием высоких компенсационных напряжений. Морфология разрушения свидетельствует о том, что по температурносиловым условиям рассматриваемый узел работал в области а карты механизмов ползучести. Заметных структурных изменений в стали в процессе эксплуатации не произошло. [c.21]

На рис. 5.106, б представлена карта видов (механизмов) разрушения в стали 12Х1МФ, построенная по результатам металлографического анализа [225]. Штрихованный контур ограничивает область исследованных температур и напряжений. Температурно-силовая область А является областью разрушения преимущественно по механизму зарождения и роста микропор (пор) по границам зерен при исходном состоянии. Область С соответствует области вязкого разрушения. В области В (переходная область) наблюдается вязкое разрушение и присутствие пор. Длительная эксплуатация приводит к заметному смещению границы порообразования в область более низких напряжений (рис. 5.106, б). Перегиб на кривой длительной прочности, соответствующий переходу к межзеренному разрушению порообразованием, часто удается получить только при длительных (до 15-20 тыс. ч) испытаниях. [c.357]

Рис. 5.106. Карты механизмов ползучести (а) и типов разрушения (б) стали 12Х1МФ i и 2 - граница перехода к порообразованию в исходном состоянии и после эксплуатации в течение (1-2) 10 ч при 540-560 С

Приведены данные о разрушении конструкционных материалов при различных условиях нагружения, в том числе при ползучести и усталости. Даны анализ карт механизмов деформации, рюапизуемых при ползучести, и анализ теорий ползучести с учетом этих карт. Изложены рекомендации- по методам практического определения критериев разрушения. [c.223]

Рис. 7.7. Карта (а) зависимости скорости роста усталостной трещины da/dN и механизмов внутризеренного (ВЗ), межзеренного (М3) разрушения или смешанного разрушения жаропрочных сплавов от частоты приложения нагрузки аупри постоянном уровне размаха деформации [21], а также аналогичная зависимость для сплава In 718 при разной асимметрии цикла и постоянном уровне /fmax [22]

Анализ критических точек (точек бифуркаций), отвечающих при движении трещины смене микромеханизма разрушения в условиях подобия локального разрушения, с использованием концепции критической плотности энергии деформации позволил выявить однозначную связь между параметрами, контролирующими локальное и глобальное разрушения. Найденные соотношения и разработанная методология количественной фрактографии с учетом дискретности и автомодельности разрушения при возникновении локальной нестабильности позволяют с помощью микрофрактографических исследований решать важные инй енерные задачи, связанные с оценкой по микрофракто-графическим параметрам скорости и длительности роста усталостной трещины по механизму нормального отрыва, определением эквивалентных напряжений, склонности материала к хрупкому разрушению в точках бифуркаций, соответствующих смене микромеханизма разрушения, с установлением пороговой энергии на единицу длины трещины в этих точках. Это позволило разработать единые для сплавов на данной основе фрактографические карты, объединяющие мйкро- и макропараметры разрушения. [c.6]

Этот параметр необходим для установления механизма роста пор, определяющего время до разрушения. При Р < 10 диффузионный рост можно не учитывать, и доминирует дислокационная (степенная) ползучесть. При Р> 1 перекрывается Диффузионная область на карте разрушения, и нет необходимости учитывать дислокационную ползучесть. В диапазоне между приведенными двумя предельными величинами РДля определения времени до разрушения важны оба обсуждаемых механизма. [c.247]

При разработке карт разрушения на основе уравнений (16.1) — (16,4) можно использовать не только координатную систему (сг/G, Т], но и другие, особенно систему d, a/G), где d — средний размер зерен- Примером карт разрушения в таких координатах может служить рис. 16.2, б, где предстааяе-на карта для стали 17 Сг- 12Ni- 2,5Мо при температуре 873 К [464]. Из ри- сунка видно, что при временах до разрушения 10 с происходит только кавитационное разрушение в соответствии с механизмом диффузионного ррста. [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...