Деформация и разрушение при комнатных температурах

ДЕФОРМАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ ПРИ КОМНАТНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ [c.228]

Сопротивление образованию и развитию трещин малоциклового нагружения в общем случае зависит от циклических свойств металла, режима нагружения и размеров трещин. В работах [1—4] рассмотрены кинетические особенности процессов упругопластического деформирования и деформационные критерии малоциклового разрушения с учетом циклических свойств в связи с анализом условий образования трещин в зонах концентрации напряжений при комнатной температуре. Условия распространения трещин малоциклового разрушения при комнатной температуре с учетом кинетики пластических деформаций в их вершине изучались в работе [5]. В упомянутых работах показано, что долговечность на стадии образования трещин в зонах концентрации напряжений рассчитывается по величинам амплитуд и односторонне накапливав мых местных деформаций с использованием условия линейного суМ мирования квазистатических и усталостных малоцикловых повреждений. Скорости распространения трещин малоциклового нагружения и долговечность на стадии окончательного разрушения вычис ляются по величинам размахов коэффициентов интенсивности деформаций и предельной пластической деформации в вершине трещины. [c.99]

Из полученных данных следует, что наклеп и искусственное старение сказываются на закономерностях деформирования и разрушения при комнатных и повышенных температурах. Влияние наклепа и старение выражаются в изменении ширины петли, скорости и направлении односторонних пластических деформаций, а также в долговечности при малом числе циклов нагружения. [c.64]

В работе [60] образование мартенсита деформации при малоцикловой усталости изучали при температурах испытания 22, 93 и 116 °С на образцах из метастабильных аустенитных сталей типа 301 и 304 в условиях растяжения-сжатия с постоянной амплитудой деформации Ае после различных режимов термической обработки (7 - закалка с 1093 °С в масло 2 - охлаждение с печью с 954 до 204 °С в течение 3 ч. В исходном состоянии стали имели однофазную аустенитную структуру. Количество образующегося мартенсита деформации определяли непрерывно в процессе испытания с помощью магнитного метода. В процессе циклирования в сталях происходило образование двух типов мартенсита а и е. Количественное соотношение между этими типами мартенсита зависит от величины амплитуды циклической деформации и температуры испытания. Чем меньше амплитуда деформации и выше температура испытания, тем меньше образуется е-мартенсита. Общее количество мартенсита деформации непрерывно возрастает с ростом числа циклов (см. рис. 6.34). При одинаковых условиях испытания в стали 304 образуется больше мартенсит по сравнению со сталью 301. В зависимости от амплитуды деформации а-мартенсит оказывает противоречивое влияние на число циклов до разрушения. При комнатной температуре испытания при амплитуде циклической де- [c.239]

Для стали и других сплавов, для которых действительна схема хладноломкости А. Ф. Иоффе, динамичность нагружения без надреза или один надрез не всегда дают достаточное повышение сопротивления деформации для того, чтобы обусловить хрупкое состояние металла при комнатной температуре. Совместное действие этих факторов, действующих па сопротивление деформации в одном направлении, дает возможность более значительно передвинуть порог хладноломкости в сторону повышенных температур и таким образом довести металл до хрупкого разрушения при комнатной температуре. Однако даже сочетанием всех трех факто- [c.96]

Усталостная прочность, определенная как на гладких, так и надрезанных образцах, с понижением температуры также увеличивается. Вязкость разрушения алюминиевых сплавов в условиях плоской деформации почти не уменьшается, а иногда даже увеличивается при криогенных температурах по сравнению с вязкостью разрушения при комнатной температуре. Величина вязкости разрушения зависит от чистоты металла. [c.271]

Разрушение - процесс, включающий зарождение и развитие трещин. Разрушение может закончиться разделением тела на части. Различают хрупкое разрушение, сопровождающееся минимальным поглощением энергии и малой предшествующей пластической деформацией, и вязкое (пластическое) разрушение, при котором материал обнаруживает значительную пластичность. В общем случае при разрушении имеют место механизмы и пластического, и хрупкого разрушения. Их соотношение в значительной степени определяется температурой, при которой происходит разрушение. При комнатной температуре мы условно можем разделить материалы на хрупкие (например, чугун) и пластичные (например, сталь) в зависимости от того, какой механизм разрушения преобладает. [c.156]

В процессе испытаний на растяжение (с постоянной скоростью при комнатной температуре) через определенные промежутки времени вплоть до разрушения проводили фотосъемку деформируемого цилиндрического образца, а момент съемки фиксировали на регистрируемой диаграмме нагрузка — удлинение (рис. 4.1, а). Для всех отмеченных точек диаграммы (рис. 4.1, а) по фотографиям образца строили (рис. -. 1, б) профилограммы (изменение диаметра образца вдоль его рабочей длины), которые затем использовались совместно с диаграммой Р — М для расчета распределения истинных напряжений (5) и деформаций (е) вдоль образца (рис. 4.2). [c.161]

Снижение частоты приложения нагрузки даже при комнатной температуре и стандартной влажности 70-80 % сопровождается возрастанием длительности нахождения вершины трещины в раскрытом состоянии. Следствием этого является более продолжительное воздействие окружающей среды в вершине трещины, где выделяется большое количество тепла в результате формирования зоны пластической деформации. Тепловой процесс вызывает даже в обычной воздушной среде диссоциацию паров воды, что сопровождается выделением свободного водорода и кислорода. Оба газа проникают в материал, вызывая его охрупчивание и формируя окислы. В зависимости от сродства материала с выделяющимися в результате диссоциации паров воды газами могут быть сформированы многообразные продукты взаимодействия, а также разное количество газов может проникнуть внутрь самого материала и уже там образовать продукты взаимодействия или остаться в виде молекул, например, на границах раздела зерен, субзерен или фаз. Поэтому при воздействии окружающей среды на рост трещины может быть реализован процесс внутри-, межзеренного и смешанного по телу и по границам зерен разрушения. [c.386]

В случае нафева пластическое затупление трещины начинается при более низком уровне напряжения, поскольку нагрева оказывается достаточно, чтобы частично устранить влияние остаточных напряжений и облегчить начало скольжения в пределах зоны пластической деформации при более низком уровне напряжения. В результате материал способен начать разрушения при более низком уровне напряжения и не может реализовать свою вязкость разрушения, как это было при комнатной температуре. [c.562]

Электронно-микроскопические исследования начальной стадии вязкого разрушения технически чистых алюминия, меди, никеля и ос-железа в условиях активного растяжения при комнатной температуре показали, что субмикроскопические трещины (шириной 80—500 А и длиной до 5 мкм) зарождаются в полосах скольжения при относительно малой макроскопической деформации, равной (0,15-4-0,3) бр, где р—равномерное удлинение. Вязкие трещины зарождаются при напряжениях выше предела текучести. [c.40]

Как показали опыты А. П. Семенова [3], разрушение слоя смазки на поверхности пластичного металла (А1) может быть достигнуто даже при комнатной температуре в результате значительной пластической деформации. Это разрушение происходит вследствие выноса смазки поверхностными слоями металла из зоны контакта происходит это при раздвигании указанных слоев в процессе деформирования и выхода на поверхность глубинных ювенильных слоев металла. [c.176]

Чем выше температура, тем быстрее нарастает деформация ползучести. Иногда напряжения, меньшие не только предела прочности, но даже и предела пропорциональности материала при комнатной температуре, могут при высокой температуре привести к разрушению детали в результате постепенного нарастания деформации в течение достаточно большого промежутка времени. [c.572]

Твердость, прочность, пластичность, упругие характеристики наноматериалов интенсивно изучаются при комнатных, низких и высоких температурах. Независимо от области применения любые материалы должны отвечать определенным механическим характеристикам. Последнее определяет интерес к исследованию проблем деформации и разрушения, не говоря уже о специфике разработок в области конструкционных материалов, эксплуатация которых определяется прежде всего уровнем механических свойств. Прочность и особенно пластичность являются высоко структурно-чувствительными параметрами и для них проблема аттестации применительно к наноматериалам приобретает первостепенное значение. [c.79]

Для точного описания какого-либо вида разрушения необходимо выбрать характеристики процесса из указанного перечня, не упуская из виду ни одного из трех основных факторов. Например, для описания разрушения в качестве характерного проявления можно выбрать пластическую деформацию, в качестве причин — установившуюся нагрузку и комнатную температуру, а в качестве типа — объемный тип разрушения. Таким образом, указанный вид разрушения можно определить как объемное пластическое деформирование под действием установившейся нагрузки при комнатной температуре. Такой вид разрушения обычно называется течением. Отметим, однако, что термин течение обычно определяет не только указанный вид разрушения этот термин имеет более общин смысл. [c.15]

Деформация ползучести и разрыв начинаются на границах зерен и проявляются в виде скольжения вдоль границ и разделения зерен. Таким образом, разрушение при ползучести является межкристал-лическим в противоположность, например, транскристаллическому разрушению в ироцессе усталости при комнатной температуре. Хотя ползучесть представляет собой явление пластического течения, в результате межкристаллического характера разрушения поверхность разрыва выглядит так же, как и при хрупком разрушении. Разрыв при ползучести происходит обычно без образования шейки и без каких-либо предупредительных эффектов. Современное состояние знаний не позволяет теоретически надежно предсказать характеристики поведения материала в момент разрыва при длительной или при кратковременной ползучести. Кроме того, корреляция между свойствами материала при ползучести и его механическими характеристиками при комнатной температуре, по-видимому, мала или отсутствует совсем. Поэтому данные испытаний при комнатной температуре и эмпирические методы экстраполяции этих данных трудно использовать для прогнозирования поведения при ползучести в ожидаемых эксплуатационных условиях. [c.433]

Стекла, как правило, изотропны, по механическим свойствам характеризуются упругостью (напряжение пропорционально деформации) с последутощим хрупки.м разрушением при комнатной температуре и вязким течением (напряжение пропорционально скорости деформации) при повышенных те.мпературах по оптическим свойствам обычно прозрачные (для видимого ИК-, УФ-, рентгеновского и у-излучения) как правило, диамагнитны по электрическим свойствам большинство стекол - диэлектрики (силикатные стекла), но есть и полупроводники и др. [c.50]

В отличие от явлений, в результате которых термическая усталость приводит к разрушению, термическим скачком называют явление, вызывающее деформацию при этом деформация, обусловленная циклическим изменением термических напряжений, накапливается в одном направлений. Обычно, если действуют только термические напряжения и неупругая деформация многократно изменяется циклически, то однонаправленные напряжения растяжения или сжатия релаксируются и становятся знакопеременными. Деформация также становится знакопеременной, термический скачок не возникает. Если помимо термических действуют и другие напряжения, то эти напряжения играют роль средних напряжений деформации. Отличие of скачка пластической деформации в материалах при комнатной температуре, когда не происходит ползучести, заключается в накоплении неупругой деформации, зависящей от времени (ползучести), помимо пластической деформации, не зависящей от времени. Следовательно, рассматриваемое явление зависит от числа циклов наг )ужения и 6т времени. [c.16]

К настоящему времени многочисленными исследованиями доказано что зарождение очагов разрушения в кристаллической решетке происходит за счет неоднородности пластического течения, т.е. вследствие локализа ции деформации и блокировки скольжения в окружающем объеме [5, 44 322]. При этом протекание процесса микропластической деформации яв ляется некоторой стадией, предшествующей зарождению и развитию тре щины критической длины. Однако если это является общей закономер ностью для металлов, то до сравнительно недавнего времени не быпо пря мых экспериментальных данных о возможности низкотемпературной мик ропластической деформации для таких абсолютно хрупких материалов как Si и Ge, а если и были попытки получения таких данных, то они бьши косвенными [98-100, 464, 545]. Более того, результаты работ ряда авторов в 1963—1966 гг. и итоги возникшей дискуссии [98—104, 546—549] однозначно указывают на то, что к начапу проведения наших исследований все еще оставался неясным вопрос, возможно или невозможно образование дислокаций в Si и Ge при комнатной температуре или наблюдающиеся в ряде случаев дислокационные ямки травления являются всего лишь следствием процесса хрупкого разрушения. Такой общий вывод фактически вытекал из большинства экспериментальных работ, поскольку основные объ- [c.168]

Оригинальный метод определения сопротивления отрыву, основанный на анализе объемнонапряженного состояния в растягиваемом цилиндрическом образце с круговой выточкой и на измерении наибольшего нормального напряжения в момент разрушения при комнатной температуре, разработан Г. В. Ужиком [106, 110, 111]. По Ужику, сопротивление отрыву, названное им i (j, представляет сопротивление металла такому разрушению, которое не сопровождается сколько-нибудь заметной пластической деформацией на участке действия наибольшего нормального напряжения. Для определения этой величины наиболее целесообразным методом Г. В. Ун<ик считает нагружение всесторонним неравномерным растяжением, которое может быть создано в цилиндрическом образце с кольцевым надрезом определенного профиля, когда у вершины надреза и дальше к центру создается объемно-напря/кенное состояние с разным соотношением главных напряженпй одного и того же знака (oi >02 > оз > 0). [c.101]

Наблюдения за поведением би- и поликристаллов гексагональных металлов показали, что их деформационное упрочнение определяется в основном наличием скольжения по небазисным плоскостям. При 77 К поликрис-сталлы цинка разрушаются совершенно хрупко, поликристалл магния — после деформации е 0,03-=-0,05, а поликристалл кадмия —при 8 0,15- 0,20. Даже при комнатной температуре поликристаллы цинка и магния выдерживают малую пластическую деформацию, в то время как монокристаллы кадмия разрушаются при е 0,35. Это происходит потому, что небазисное скольжение в магнии очень ограниченно и встречается только в призматических плоскостях. Несмотря на развитие двойникования, облегчающего пластическую деформацию вследствие переориентации отдельных областей в положение, удобное для скольжения, из-за хаотичности ориентировки общая деформация и пластичность поликристалла остаются малыми. В кадмии наблюдается существенное небазисное скольжение по пирамидальной системе 1122 <1123> и комбинация базисного и пирамидального скольжений удовлетворяет требованию пяти независимых систем скольжения. В результате у поликристаллического кадмия появляется заметная пластическая деформация до разрушения, при этом более высокая, чем у магния и цинка пластичность. [c.228]

В табл. И приведены результаты определения предела прочности при растяжении композиции Ti—25% борных волокон после изотермических отжигов при 870° С различной продолжительности. Для сравнительной оценки удобно пользоваться нормированной прочностью От/аао, где о — средняя прочность волокон (композиции) после отжига при температуре Т в течение времени т, а ff2o — исходная средняя прочность при комнатной температуре. Уже после 30-минутного отжига нормированная прочность композиции составляет 65% и в дальнейшем мало изменяется, несмотря на увеличение толщины слоя диборида титана с 7000 и до 100 ООО А. Деформация волокон после 30-минутного отжига составляет 0,27% и близка к деформации разрушения массивного TiBj. [c.76]

Характеристики сопротивления удару композиционных материалов на основе различных алюминиевых сплавов получены в результате испытаний при комнатной температуре образцов с размерами 55x10x10 мм и V-образным надрезом глубиной 2 мм при скорости нагружения 5 м/с (табл. 48). Поскольку механизм рассеяния ударной энергии связан главным образом с пластической деформацией алюминиевой матрицы как вблизи места разрушения, так и во всем объеме образца, более высоким сопротивлением удару обладает материал с самой пластичной матрицей — сплавом 1100. Приведенные в табл. 48 свойства получены на материале с волокнами диаметром 140—150 мкм. Применение волокон диаметром 200 мкм в сочетании с матрицей из алюминиевого сплава 1100 позволяет увеличить работу разрушения композиционного материала в 2—3 раза [220]. [c.209]

Вязкость разрушения. При испытаниях вязкости разрушения основного материала и сварных соединений при комнатной температуре и 77 К наблюдалось пластичное разрушение по типу отрыва без каких-либо признаков нестабильного разрушения. При проведении на диаграмме нагрузка — раскрытие трещины линии, наклон которой на 5 % меньше, чем наклон линейной части диаграммы, признаков роста трещины не обнаружено, и истинные значения критического коэффициента интенсивности напряжений Ki определить было невозможно. Оба материала настолько вязки, что просто не хватает толщины образца для того, чтобы накопленная упругая энергия могла вызвать даже незначительное увеличение роста трещины. Проведенные ранее исследования плит сплава 5083-0 и сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5183, [7] показали, что при испытаниях изгибом надрезанных образцов размером 203X203 мм толщины образца недостаточно для обеспечения условий плоской деформации в материале. Было установлено, что такие условия обеспечиваются на образцах толщиной 305 и шириной 610 мм. [c.114]

Сплав 1099-Н14. Пределы прочности и текучести сплава 1099-Н14 при температуре 4 К выше их значений при комнатной температуре соответственно на 265 и 51 %. Значения б (на образцах диаметром 7,9 мм) при 4 К в 2,5 раза выше значений при комнатной температуре, в то время как il3, хотя и сохраняется на достаточно высоком уровне (51 %), составляет всего 0,6 от его значений при комнатной температуре и существенно снижается в интервале температур между 20 и 4 К в результате изменения характера разрушения. При 4 К разрушение обычно развивалось по одной плоскости и носило характер 100 %-ного сдвига, в то время как при более высоких температурах на образцах наблюдалось равномерное образование шейки вплоть до разрушения. В одном случае при температуре испытания 4 К скольжение происходило по двум взаимно перпендикулярным плоскостям и разрушение носило смешанный характер. Наиболее необычным было образование полос ре-кристаллизованного материала вдоль плоскостей скольжения, которые возникали, возможно, в результате того, что деформация происходила по очень ограниченному числу плоскостей и поэтому мог иметь место локальный разогрев. Наличие локальной рекристаллизации наблюдалось в образцах, испытанных при 20 и 4 К однако в образцах, ис- [c.157]

Определение вязкости разрушения проводили при вне-центренном растяжении на компактных образцах толщиной 12,7 мм, а скорости роста трещины усталости —на компактных образцах с боковым надрезом. Надрез на всех сварных образцах наносили по центру сварного шва в направлении ПД. Наведение предварительной усталостной трещины осуществляли при комнатной температуре и меньших нагрузках, чем в процессе последующих усталостных испытаний. Вязкость разрушения определяли методом /-интеграла [8, 9], используя методику обработки кривых сопротивления росту трещины [10]. В условиях плоской деформации вязкость разрушения Ki подсчитывали, исходя из значений Jj , по зависимости [c.240]

Образцы в горячем состоянии чаще всего разрушаются по границам зерен, при этом сами зерна у материала с более крупным зерном почти не деформируются. У сталей, испытанных при комнатных температурах, разрушение в основном происходит по самим зернам с очень сильной их деформацией. То же самое может быть у горячекатаной и мелкозернистой стали. Разрушение в этом случае хопя и происходит по границам зерен, но сопровождается более сильной их деформацией. [c.149]

Характер поверхности излома свидетельствует о вязком разрушении образцов при испытаниях в воздухе при нормальной и повышенной температурах. Разрушение при 400°С сопровождается большей пластической деформацией, чем при комнатной температуре. Коррозионно-усталостное разрушение носит хрупкий характер. Фрактографическое исследование поверхности изломов образцов, испытанных в 3 %-ном растворе Na I, показало, что зона зарождения усталостной трещины представляет собой межзеренное разрушение, а зона ее распространения - типичное усталостное разрушение с элементами хрупкого разрушения. Сравнение зоны распространения трещины в образцах, испытанных в воздухе и в 3 %-ном растворе Na I, показало, что количество бороздок в воздухе больше, они рельефнее и длиннее, расстояние между ними меньше, что свидетельствует о более йитенсивном распространении магистральной усталостной трещины в коррозионной среде. Зарождение трещины при температуре испытания 400°С с периодическим смачиванием водой имеет более ярко выраженный хрупкий характер разрушения, чем без смачивания. [c.165]

Известно, что с уменьшением толщины проката сопротивление материалов инициированию разрушения повышается. Это связано с переходом в области трещины от условий плоской деформации к плоскому напряженному состоянию, С целью оценки влияния толщины материала на его трещиностойкость, определяемую величиной критического раскрытия вершины трещины б , были проведены следующие опыты. Из трубной стали 10Г2Ф толщиной 17,5 мм изготавливались основные образцы сечением t X t а длиной 80 мм. Уменьшение толщины некоторых образцов до 10 7,5 4 и 2 мм осуществлялось механическим сострагиванием. Другие размеры при этом оставлялись без изменения. Результаты испытаний, проведенных при комнатной температуре, показывают, что с уменьшением толщины пластины примерно до 6—7 мм величина б медленно повышается, а затем возрастает весьма существенно, превышая 0,57 мм при t = [c.283]

Формы в виде ванн обычно изготавливаются из органического стекла. Швы промазываются расплавленным парафином. Внутренние поверхности формы дважды обрабатываются 0,75%-ным раствором триацетата целлюлозы в хлористом метилене, что обеспечивает хорошее отделение отвержденного материала от формы. Отверстие, через которое заливается смесь полиэфиров со стиролом, закупоривается резиновой пробкой и пластилином. Материал выдерживается при комнатной температуре в течение 12—15 суток. Получен ряд полиэфирных материалов с модулями упругости от 2 до 15 кПсм при изменении содержания стирола от 4 до 30%. Коэффициент оптической чувствительности при этом меняется незначительно и равен (1700—1600) 10 см 1кГ. Материал обладает стабильными свойствами во времени, между напряжениями и деформациями существует линейная зависимость вплоть до момента разрушения. [c.93]

При комнатной температуре наибольшей прочностью обладает закаленная и низкоотпущенная сталь. Но при высоких температурах такая нестабильная структура приводит к значительной деформации деталей и быстрому разрушению. Отпуск мартенсита и коагуляция карбидов при высоких температурах под напряжением приводят к ускорению ползучести и подготавливают разрушение. Поэтому стремятся к тому, чтобы в котельных и турбинных деталях структура была стабильной. [c.195]

Влияние вакансий на свойства при высоких темцературах прежде всего связано с той ролью, какую они играют в диффузионных процессах (см. гл. П1). Отметим здесь, что вакансии могут облегчать преодоление препятствий при движении дислокаций в плоскости скольжения. При этом уменьшается сопротивление ползучести. Этот эффект проявляется при достаточно большой плотности вакансий. Вакансии играют значительную роль в разрушении металла в процессе ползучести. Разрушение при высокой температуре металлов, пластичных при комнатной температуре, часто происходит при небольшой пластической деформации. При этом в процессе деформации возникают и постепенно развиваются мельчайшие трещинки и полости. Высказывалось предположение, что такие поры образуются вследствие коагуляции вакансий, избыточную концентрацию которых вызывает пластическая деформация (подробнее см. гл. IX). [c.71]

В поликристаллических металлах процесс ползучести осложняется наличием границ между зернами и блоками, которые могут влиять на нее двояко. При температуре ниже равнопрочной благодаря наличию на этих границах несовершенств решетки и примесей, они препятствуют перемещению дислокаций. Наоборот, при температуре выше равнопрочной границы между зернами и блоками оказываются наиболее слабыми местами, по которым легче протекает пластическая деформация, облегчается протекание диффузии и самодиффузии благодаря перемещению сосредоточенных на них вакансий. Поэтому разрушение при высоких температурах, как правило, происходит по границам зерен, при более низких температурах и комнатной обычно трещины идут через зерно. В связи с этим крупнозернистые металлы и сплавы при более высокой температуре более прочны, чем мелкозернистые при менее высокой и комнатной температуре, наоборот, выгоднее мелкозтнистые. [c.398]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...