Разрушение металлов при пластической деформации

Дан краткий обзор теорий упрочнения и разрушения металлов при пластической деформации, описаны методы кратковременных механических испытаний и приемы математической обработки опытных данных. [c.2]

ПЛАСТИЧНОСТЬ и РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ [c.14]

РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ [c.73]

Методы борьбы с преждевременным разрушением металла при пластической деформации [c.279]

Гипотеза о разрушении металлов при пластической деформации [c.32]

Выше в описании теории разрушения металлов при пластической деформации (п. 1) было введено понятие о процессах, мало отличающихся от монотонных. Под такими процессами условимся понимать [c.56]

Разрушение петель при пластической деформации было также обнаружено в облученных металлах [57]. Хотя трудно определить величину сдвига при испытаниях на растяжение, соответствующее обжатию 5% при прокатке, все же на основании изложенных выше исследований можно сделать вывод о том, что действие закалки и последующего старения исчезает после определенной величины деформации. Это должно объяснить причину эффекта упрочнения закалкой, которое сильно проявляется при обычных испытаниях на твердость, характеризующих пластичность материала при деформации. [c.223]

Вид и структура материала во многом определяют механизм разрушения. Так, для керамических материалов при обычной температуре характерно хрупкое разрушение, которое наступает после небольшой упругой деформации для разрушения металлов — наличие пластической деформации. [c.18]

Различают пластичное (вязкое) и хрупкое разрушение металлов. Характерная особенность пластичного разрушения — большая предшествующая пластическая деформация, составляющая десятки и даже сотни процентов относительно поперечного сужения или удлинения. Высокопластичные материалы разрушаются путем среза (соскальзывания) под действием максимальных касательных напряжений (рис. 13.38, а), менее пластичные получают разрушение типа конус-чашечка (рис. 13.38, б). Излом имеет матовый оттенок и волокнистый характер. Пластичное разрушение требует затрат большого количества энергии, поэтому при эксплуатации конструкций случается сравнительно редко. [c.544]

При объемном сжатии касательные напряжения уменьшаются по сравнению с нормальными так же, как и при объемном растяжении. Однако напряжения сжатия способствуют увеличению пластических деформаций при разрушении -и соответствующих им предельных напряжений. Это подтверждено экспериментами Бриджмена по разрушению металлов при высоких гидростатических давлениях. Для получения хрупких разрушений, связанных с эффектом объемного растяжения, применяют образцы с надрезами. [c.12]

Из представленной теоретической схемы вытекает, что главным фактором в процессе термоциклического разрушения материала (образование термоусталостных трещин в поверхностном слое металла) является пластическая деформация. При этом необходимо 236 [c.236]

Часто вид разрушения устанавливают по величине пластической деформации, предшествующей разрушению хрупкому разрушению не предшествует пластическая деформация. Вязкое разрушение связывают со значительной пластической деформацией. Однако при таком подходе нередки несоответствия энергетических затрат собственно на разрушение с величиной пластической деформации. Возможны случаи, когда хрупкое разрушение (сколом) происходит после значительной пластической деформации, в то же время разрушение пластичных металлов, также претерпевших большую деформацию, часто не требует больших затрат энергии. Высокопрочные современные материалы, разрушаясь вязко, не обнаруживают высоких пластических свойств. [c.189]

Существует мнение, что начальной стадией разрушения металла при абразивном изнашивании является образование микротрещины, которая в процессе пластической деформации развивается в макротрещину с отделением микрообъема металла. Однако этого мнения не подтверждают другие исследователи, установившие независимость относительной износостойкости от числа дефектов, поскольку последние связаны с дислокационным механизмом. [c.8]

Если сдвиг элементарных составляющих при пластической деформации проходит по телу зерен металла, напоминая сдвиг карт в колоде, атомная связь, плотная упаков ка атомов в кристаллической решетке оказывают растягивающим усилиям намного большее сопротивление, чем срезывающим. Перемещение слоев в каждом кристалле проходит по вполне определенным атомным плоскостям — по кристаллографическим направлениям, лежащим в этих плоскостях. При этом зерна приспосабливают свою форму к форме соседних зерен. Вся масса кристаллических зерен меняет свою форму без разрушения. [c.30]

На поверхности трения испытуемых образцов возникает и развивается процесс схватывания первого рода с характерным разрушением поверхностей трения, аналогичным разрушению в реальных деталях шасси. Образуются глубокие вырывы металла, происходит пластическая деформация и упрочнение поверхностных слоев металла, при этом вал и образцы интенсивно изнашиваются (фиг. 93). Процесс схватывания возникает сразу же после начала испытания во время первого оборота вала. [c.121]

Уменьшение сил трения при тонком слое смазки объясняется не только защитной ролью пленки смазки, равномерно распределяющей давление, но и пластифицированием тонкого поверхностного слоя — эффектом П. А. Ребиндера. В процессе трения и износа металлов происходят упругое и пластическое деформирования микронеровностей и пластическое течение в твердых поверхностных слоях, приводящее к пластическому износу, т. е. изменению размера трущихся тел без заметного разрушения их поверхности повторные микропластические деформации при периодических встречах микронеровностей, приводящие к усталостному разрушению поверхностей изменение механических и физических свойств поверхностных слоев металла вследствие пластической деформации. [c.192]

Изучение пластической деформации и разрушения металла при резании ведется, как правило, на базе общепринятых уравнений теории пластичности. [c.79]

Применение общепринятых уравнений теории пластичности для изучения пластической деформации и разрушения металла при резании затруднено тем, что заранее нельзя задать интенсивность напряженно-деформированного состояния. [c.101]

Мешков 10. Я. Связь предела текучести с образованием трещин при пластической деформации стали.— В кн. Физическая природа пластических деформаций и разрушение металлов. Киев Наук, думка, 1969, вып. 21. [c.167]

Физическая природа предела ползучести и предела длительной прочности неодинакова. Предел ползучести характеризует сопротивление металла малой пластической деформации при повышенной температуре, а предел длительной прочности — сопротивление металла разрушению в условиях ползучести. Тем не менее в зависимости от обстоятельств каждая из этих характеристик может фигурировать в расчетах на прочность в условиях ползучести, тем более, что для каждого материала между этими характеристиками имеется определенная взаимосвязь. [c.168]

Оценка прочности основных деталей паровых турбин не ограничивается сопоставлением истинных напряжений с пределом ползучести. При малых величинах суммарной деформации за период испытаний последние не дают представления о предельной способности металла к пластической деформации при ползучести. Последнее обстоятельство очень важно, так как эта деформация для большинства сталей очень ограничена [54, 64, 105, 117]. Вследствие этой и других причин обязательно проводят испытания на длительный разрыв, когда образцы доводят до третьей фазы ползучести. За основной критерий длительной прочности данной стали или сплава, при данной (постоянной) температуре, принимают предел длительной прочности напряжение, вызывающее разрушение по истечении заданного срока. Для деталей паровых турбин, как правило, предел длительной прочности определяется для 100 ООО ч работы. [c.18]

Понижение температуры окружающей среды приводит к хладноломкости болтов — хрупкому разрушению без заметной пластической деформации. Склонность металлов к хрупкому разрушению оценивают критической температурой хрупкости которая характеризуется резким снижением пластичности и работы деформации, изменением вида излома волокнистое макростроение заменяется кристаллическим. По температуре можно косвенно судить о безопасной работе резьбового соединения чем ниже критическая температура, тем безопаснее эксплуатация деталей из данного материала при низких температурах. Следует отметить, что температура хладноломкости не полностью отражает склонности к замедленному хрупкому разрушению резьбовых соединений при нормальных температурах. Например, хр болтов из стали ЗОХГСА ниже, чем болтов из мягкой отожженной стали 15. Однако последние не склонны к замедленному разрушению при нормальной температуре. При снижении температуры до / предел ползучести при этом значительно повышается.Разрушение деталей происходит после более или менее существенной пластической деформации. [c.171]

Так как разрушение путем среза обусловлено касательными напряжениями, играющими главную роль и при пластической деформации материала, то у пластичных материалов без предшествующих, обычно довольно значительных, остаточных деформаций срез вряд ли возможен. По крайней мере практически такого разрушения у металлов до сих пор получить не удалось, хотя некоторые из них (например, прессованный магний и сплавы на его основе) разрушаются от среза при сравнительно небольших деформациях (5—15 о) — имеет место так называемый хрупкий срез . [c.130]

Как показали П. А. Ребиндер с сотрудниками [29], образующиеся новые поверхности in statu nas endi покрываются адсорбционными слоями поверхностно-активных веществ, например, компонентов смазки, понижающих свободные молекулярные силы, которые возникают на вновь образующихся поверхностях, что и облегчает пластическое деформирование, а при определенных условиях и разрушение металла. При пластической деформации кристаллы дробятся вдоль границ между зернами, облегчается диффузия примесей особенно активно ведет себя кислород, который адсорбируется по поверхности зерен в виде отрицательных ионов. По Мотту, процесс окисления обусловлен существованием двойного электрического слоя на поверхности раздела окисел — металл. [c.24]

Простейший анализ, выполненный нами, показывает, что из двух возможных схем образования вакансий значительно более правдоподобной является схема 2 (см. рис.3.1), которая свидетельствует об энергетической невыгодности процесса. Интересно, что и обратный процесс заполнения вакансии оказывается так же невыгоден, как и образование вакансии А1Уу<0, Аг<0, Аа = -д/ Ws/дv<0. Подобный обратимый энергетический барьер существует и для других процессов разделения - восстановления, например, для разрушения и соединения металлов при пластической деформации. В предыдущей главе мы его назвали принципом сохранения созданного . [c.99]

В первом случае происходит недопустимое накопление пластических деформаций (прогрессирующееразрушение). Во втором случае разрушение наступает вследствие явления усталости металла при пластических деформациях (переменная пластичность). [c.72]

При мягком нагружении циклически разупрочняющихся или стабильных металлов накапливаются пластические деформации, которые могут привести к двум типам разрушения — квазистати-ческому и усталостному. Квазистатнческое связано с возрастанием остаточных деформаций до уровня, соответствующего разрушению при однократном статическом нагружении. Разрушение усталостного характера связано с накоплением повреждений, образованием прогрессируюш,их трещин при существенно меньшей пластической деформации. Возможны и промежуточные формы разрушения, когда образуются трещины усталости на фоне заметных пластических деформаций. [c.623]

Дан анализ структуры и свойств чистых металлов и сплавов, монокристаллов и поликристаллических агрегатов при пластической деформации с привлечением теории дислокаций. Приведены современные физические представления о механизмах пластической деформации, явлений упрочнения, разупрочнения, разрушения, тексту-рообразования в зависимости от типа кристаллической решетки, вида легирования, температуры и скорости деформации, размера зерна, фазового состояния и др. Рассмотрены физические основы разработки новой и усовершенствования суш.ествующей технологии обработки давлением, включая ТМО и обработку в условиях сверхпластичности. [c.2]

Термодинамика имеет дело с превращениями энергии. Своеобразие превращений энергии при трении и изнашивании заключается в их многообразии. Пластическая деформация жесткопластического тела (металла, полимера) протекает в условиях неоднородного напряженного состояния, неоднородного химического потенциала и температур , . В соответствии с принципом Ле-Шателье всякое внешнее воздействие, выводящее тело (систему) из равновесия, инициирует в нем процессы, стремя1циеся ослабить результаты этого воздействия. Поэтому образование разрыва спло1пности материала при появлении дефектов структуры должно вызывать перенос массы окружающего материала к месту дефекта, чтобы заполнить и уменьшить разрыв. Возникновение переноса вещества при пластической деформации металла является следствием локального изменения химического потенциала в очаге деформации от его значения в сплошном металле. Таким образом, развитие процесса пластического деформирования характеризуется соотношением конкурируюпщх потоков энергии, стремящихся разрушить материал и противостоящих его разрушению [1]. [c.113]

Статические измерения констант упругости покрытий имеют по крайней мере два недостатка. Отмечаются большие трудности изготовления брусков-образцов при отделении покрытия от основного металла и особенно при шлифовании. Кроме того, проведение испытаний статическими методами весьма затруднительно из-за высокой хрупкости материала. Незначительная упругая деформация обычно завершается разрушением без следов пластической деформации. Использование высокочувствительных тензорезисторов и тензостан-ций с большим коэффициентом усиления сопровождается увеличением погрешности измерений. Динамические методики определения констант упругости покрытий, разработанные более детально, приводят к меньшим погрешностям и применяются чаще. [c.53]

В настоящее время можно считать безусловно установленным, что усталостному разрушению, как и любому другому вйду разрушения, должна предшествовать пластическая деформация, проходящая в макро-или микрообъемах металла. Поэтому целесообразно рассмотреть изменение характера мйкронеоднородной деформации при переходе от статического к циклическому нагружению. Отличительной чертой циклических нагружений является повторность действия нагрузки или изменение ее знака. При изменении знака напряжения должно иметь место обратное движение дислокаций или выгибание дислокационных петель [ 19]. Рентгенографические исследования показали наличие обратимых изменений дислокационной Структуры. [c.29]

Как отмечено ранее, исключительно высокая коррозионная стойкость и электрохимическая пассивность титановых сплавов вызваны наличием на поверхности металла инертных оксидных пленок. Если защитная пленка по какой-либо причине разрушается, как, например, при пластической деформации металла, то незащищенный металл корродирует до тех пор, пока на нем снова не образуется защитная пленка и дальнейшая реакция подавляется до нового разрушения пленки. В этих условиях коррозионный процесс возможен лишь в том случае, если скорость тре-щинообразования превышает скорость роста пленки. Естественно, эти соотношение могут сдвигаться при изменении физико-механических 56 [c.56]

Циклическое упругопластическое деформирование приводит к накоплению пластических деформаций, зависящему от количества циклов нагружения и амплитуды деформации в каждом цикле. Это накопление может быть односторонним, монотонно нарастающим по мере увеличения количества циклов или не приводящим к однонаправленному росту деформаций. Характер протекания пластических деформаций зависит от условий передачи нагрузки на деформируемый элемент, жесткости сопрягаемых деталей, а также от свойств материала. Накопление деформации при упругопластиЧеском деформировании металлов с низкой частотой приводит к появлению трещин и, в конечном счете, к разрушению конструкций при малоцикловом (несколько сотен или тысяч циклов] и при многоцикловом (10 — 10 циклов) нагружении. Закономерности деформирования и разрушения металлов при малоцикловых и многоцикловых испытаниях имеют ряд различий. [c.86]

Изломы однократного нагружения принято подразделять на Епзкие (пластичные) и хрупкие, хотя для металлических материалов провести такую классификацию подчас затруднительно из-за невозможности разрушения металлов при полном отсутствии пластической деформации. Вместе с тем, если при разрушении путем образования и слияния микропор можно иметь изломы в очень широком диапазоне по их микропластичности, то [c.20]

Первые, наиболее обширные исследования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении в условиях, когда основной причиной разрушения материала является пластическая деформация, проводились под руководством Ю. С. Терминасова [74, 75]. В большинстве случаев характер структурных изменений, определяемых по изменению ширины дифракционных линий и микротвердости, от пути трения имеет вид кривой с насыщением . В качестве примера на рис. 6 [74] приведена такая кривая для отож-женого технического железа, подвергнутого испытанию на износ. Зависимость микротвердости и весового износа имеет такой же вид. Аналогичный характер изменения ширины дифракционных линий наблюдается при изнашивании целого ряда цветных металлов и покрытий в условиях сухого трения и трения со смазкой после определенного числа циклов, тем большего, чем меньше нагрузка, ширина линий, а также микротвердость стабилизируются, причем их максимальные значения тем больше, чем больше нагрузка. Лишь в одном случае, при изнашивании стали У8, про- [c.27]

Характерная особенность деформации реальных металлов и сплавов, являющихся пояикристаллическими материалами, проявляется в микронеоднородном деформировании по элементам структуры, которое имеет место как в упругой, так и пластической областях нагружения. Для развития теории накопления усталостных повреждений и разрушения металла при повторных нагрузках решающее значение принадлежит установлению фактических закономерностей микронеодпородных деформаций, проходящих но локальным объемам, являющихся непосредственной причиной возникновения упругих несовершенств и проявляющихся в отклонениях от линейного закона Гука, на основе которых строятся необратимые повреждения. [c.122]

Как, происходит разрушение металлов, которому предшествует пластическая деформация Такой вопрос задал себе американский ученый Г. Тэйлор, когда начал исследовать, все ли атомы при пластической деформации перемещаются вдоль плоскости скольжения. Многочисленные опыты и теоретические расчеты Г. Тэйлора в США, Э. Орована в Англии и Я. Френкеля в Советском Союзе привели к созданию теоретической концепции дефектов кристаллической решетки и объяснили их роль в деформации и прочности кристаллических тел. [c.44]

Холоднодеформированный металл, по мнению ряда авторов, значительно в большей степени чувствителен к коррозионному растрескиванию, чем недеформированный или отожженный [И 1,74 111,92 111,97]. Сталь 1Х18Н9Т с наклепом в 30% более склонна к коррозионному растрескиванию, чем без наклепа [111,97]. Д. Г. Хайнс [111,91 ] указывает, что холоднообработанная нержавеющая сталь разрушается значительно быстрее, чем аустенизиро-ванная. Из этого, однако, не следует, что термообработка полностью устраняет опасность коррозионного растрескивания. Если нет приложенной извне нагрузки, металл, освобожденный термообработкой от внутренних напряжений, не разрушается. При наличии же постоянно действующей приложенной извне нагрузки термообработанный металл разрушается. Остаточные напряжения, имеющиеся в металле, могут суммироваться с напряжениями, вызванными нагрузкой, приложенной извне. По данным Д. Г. Хайнса [111,91], небольших пластических деформаций, которых, по его мнению, невозможно избежать в практических условиях, уже достаточно, чтобы вызвать коррозионное растрескивание некоторых сталей 18-8 (особенно сталей, отличающихся двойной структурой, и сталей, которые легко претерпевают превращения, когда они деформированы) при небольшом напряжении или вовсе без наложения напряжения. В том случае, когда предел текучести перейден, величина остаточных деформаций не играет существенной роли. Так, при изгибе образцов на различный радиус от 88 до 123 мм (во всех случаях напряжения в металле превышают предел текучести) время до разрушения образца оставалось постоянным [111,72]. Скорость деформации образца практически не влияет на время до разрушения металла. При изменении времени деформации от 10 сек до 5—10 мин время до разрушения образца составляло 4,2 4,1 3,9 час соответственно [111,72]. [c.144]

Ранние теории. До 1930 г. считалось, что усталостное разрушение наступает вследствие появления пластической деформации. Принималось, что если какие-либо нагружения вызывают в металле признаки пластической деформации (например, появление линии сдвигов), то при этих нагружениях металл неизбежно должен (разрушиться. Эта гипотеза была О бусловлена тем, что для некоторых металлов предел усталости приблизительно равен пределу упругости. Дальнейшие исследования показали, что появление следов пластической деформации еще не является признаком усталости металлов и предел усталости может быть как выше, так и ниже предела упругости. На других ранних теориях (Юнга, Хемфри, Бейлби и др.) останавливаться не будем, так как все они не получили экспериментального подтверждения. [c.8]

Абразивное изнашивание— разрушение при трении скольжения, обусловленное воздействием твердых частиц, вызывающих пластическую деформацию поверхности детали. Взаимодействие твердых частиц с поверхностью металла возможно различным путем при трении детали по абразивной поверхности минерального происхождения, при наличии твердых частиц между скользящими поверхностями и т. п. Обязательным признаком абразивного изнашивания считается разрушение при пластической деформации независимо от того, 01бразуется ли при этом стружка или в результате пластического оттеснения материала в сторону на его поверхности появляются риски. Если в материал с незначительным сдвигом или без него внедрены твердые частицы, то этот вид разрушения относится также к абразивному. [c.43]

Среднее значение статического коэффициента сухого трения для пары титан—титан [136] равно 0,61, а динамического — 0,47— 0,49 (при скорости 1 см/с). Относительно тонкая естественная окисная пленка на титане легко разрушается при трении за счет высоких удельных нагрузок в точках контакта (на неровностях поверхности), благодаря значительно более высокой пластичности титана, чем у окисной пленки. На локальных участках контакта двух поверхностей происходит явление схватывания. Этому способствует и ряд других свойств титана повышенная упругая деформация из-за более низкого (например, чем у стали) модуля упругости, более низкая теплопроводность и др. Так как титан легко наклепывается при пластической деформации, связи, воз-никающ,ие в местах контакта (холодная сварка), на наклепанном металле более прочны, чем прочность основного металла. Кроме того, благодаря выделению теплоты трущаяся поверхность металла обогащается газами из окружающей среды, что также повышает прочность поверхностного слоя. Поэтому разрушение образовавшихся связей обычно происходит в глубине основного металла и повреждения на трущихся поверхностях из титана носят так называемый глубинный характер со значительным наволакиванием и вырывами металла. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...