Чувствительность к распространению трещин

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ к РАСПРОСТРАНЕНИЮ ТРЕЩИН [c.408]

Оценка способности материала сопротивляться хрупкому разрушению по значениям удельной работы разрушения образца с заранее нанесенной трещиной (а у) показала, что сплав 01205 очень близок к сплаву Д16 в искусственно состаренном состоянии и к сплаву АК4-1. При снижении температуры испытания до —196° С чувствительность к распространению трещины не повышается и у сохраняется на уровне значений при комнатной температуре. [c.201]

Испытание на изгиб — один из основных и широко распространенных видов испытания материалов [2] — рекомендуется для определения механических СВОЙСТВ хрупких и малопластичных при растяжении металлов (чугунов, инструментальных сталей, литых сталей и сплавов), чувствительных к перекосу и требующих специальных мер его предотвращения при испытании на растяжение. Этот метод применяется для оценки склонности к хрупкому разруше- ию высокопрочных сталей (метод приборного изгиба ), а также при определении вязкости разрушения и чувствительности к острым трещинам. Им широко пользуются в практике коррозионных испытаний и при приемочном контроле материалов как технологической пробой для оценки пластичности и штампуемости материала, качества сварки и т. п. [c.37]

Влияние полосчатой структуры на склонность стали к хрупкому разрушению более сложно. Прежде всего это относится к изделиям плоской формы. Если эти изделия подвергаются изгибающим напряжениям, то в них иногда появляются слоистые изломы. Причины возникновения слоистых изломов многообразны первичная полосчатая ликвация при наличии однородных вторичных структур (нормализованных или закаленных и отпущенных), первичная и вторичная ликвация (например, феррит и перлит или перлит и мартенсит), строчечные включения с более или менее заметной первичной ликвацией. Эти металлургические факторы в сочетании с чувствительностью стали к надрезу, стойкостью каждой полосы к распространению трещин и условиями нагружения чрезвычайно осложняют проблему [72]. [c.34]

ВТМО обеспечивает несколько меньшую прочность, чем НТМО, но позволяет получить более высокую пластичность (табл. 16), повышает ударную вязкость, снижает склонность к хрупкому разрушению и температурный порог хладноломкости, затрудняет распространение трещин, повышает контактную и ударную выносливость, чувствительность к надрезу. [c.536]

Термическая обработка титановых сплавов может очень сильно влиять на склонность к коррозионному растрескиванию, при этом изменяются и и скорость распространения трещины. Важнейшие факторы здесь температура нагрева, время выдержки и особенно скорость охлаждения. Наиболее благоприятная термическая обработка всех титановых сплавов, повышающая их стойкость к коррозионному растрескиванию,—нагрев до температуры, близкой к (а + ) переходу, небольшая выдержка при этих температурах и быстрое охлаждение, при этом решающим фактором режима обработки является скорость охлаждения. Наоборот, длительные отжиги при средних и низких температурах и особенно с медленным охлаждением сильно увеличивают склонность сплавов к коррозионному растрескиванию. Естественно, что влияние термической обработки на сплавы различных классов неодинаково [36]. Сплавы а и псевдо-а-сплавы, если в них не более 6 % алюминия и нормированное содержание газовых примесей (Оа, М, На), ускоренным охлаждением от температур, близких к (о + /3) /3-переходу, можно перевести в разряд практически не чувствительных к растрескиванию в галогенидах. Термическая обработка (а + ) сплавов, легированных -изоморфными элементами, в меньшей степени влияет на их чувствительность к коррозионной среде, чем термообработка а-сплавов. Влияние термообработки на коррозионное растрескивание стабильных /3-сплавов мало изучено, но при этом общие закономерности сохраняются. [c.40]

Установлена также зависимость распространения усталостной трещины в титановых сплавах от структуры и состава. Пороговые значения Kff, и Kf чувствительны к структуре, содержанию примесей, особенно водорода [112 — 114]. Наиболее высокое сопротивление распространению усталостных трещин имеет игольчатая мартенситная структура по сравнению с равноосной глобулярной [115, 116]. Фрактографические исследования изломов свидетельствуют о существовании других критических параметров интенсивности напряжений, связанных со структурой, которые расположены между v К [c.147]

Реализованный процесс распространения усталостной трещины в диске компрессора может соответствовать произвольному состоянию материала. Но при этом по результатам выполняемых оценок должны быть даны рекомендации по введению периодичности осмотров дисков на всем парке эксплуатируемой техники. С учетом регулярности нагружения диска от полета к полету двигателя на первом этапе изучения первого случая разрушения диска можно дать нижнюю границу наименее продолжительного периода роста трещины. Она соответствует наихудшему случаю состояния материала, когда он проявляет чувствительность к любой форме цикла нагружения, в результате чего в изломе диска доминирует фасеточный рельеф излома. [c.470]

Феноменологический критерий разрушения, обсуждавшийся в предыдущем разделе, дает грубую оценку разрушения, поскольку здесь предполагается, что образование микроскопических трещин занимает большую часть жизни образца и после слияния в макроскопическую трещину разрушение происходит мгновенно. Однако в реальных конструкциях макроскопические трещины могут появляться и в процессе изготовления, и в процессе службы. Детальное рассмотрение квазистатического роста трещины может дать полезную информацию относительно снижения чувствительности материала к трещинам и для установления критических состояний трещины. Характер динамического распространения трещин, даже в изотропных материалах, изучен не так подробно, как квазистатический рост трещин, поэтому в настоящее время, по-видимому, преждевременно рассматривать применимость полученных данных к описанию разрушения композитов. Мы будем исследовать только квазистатический рост или устойчивость существующей в композите трещины. [c.214]

Если СЛОИ с ориентацией 0° чувствительны к концентраторам напряжений, то возможно распространение трещин поперек этих слоев, приводящее к полному разрушению материала. [c.114]

Полная ударная вязкость является интегральной характеристикой, включающей энергию зарождения и распространения трещины Цр. Работу, расходуемую на преодоление упругой и пластической деформации до зарождения трещины, называют работой зарождения трещины разрушения Пз, а работу, затраченную на преодоление пластической деформации в вершине распространяющейся трещины — работой распространения трещины а (ан= 1а+йр). Величина а,, не связана с видом излома, поскольку эта работа затрачивается до образования и распространения трещины. Изменение в зависимости от остроты надреза характеризует чувствительность материала к концентрации напряжений. [c.35]

Чувствительность к надрезу сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5356, значительно ниже, чем у основного материала прессованных профилей и плит сплава 7005 (см. табл. 1), а удельная энергия распространения трещины для сварных соединений находится в пределах значений этой характеристики для основного материала плит. Интервал этих значений одинаково данными для сварных соединений плит сплава 5083, выполненных с присадкой сплава 5183, хотя прочность сварных соединений этого сплава гораздо ниже [12]. Данные по свойствам сварных соединений сплава 7005 при 4 К пока отсутствуют. Предполагается, что сварные соединения, выполненные с присадкой сплава 5039, будут иметь более высокую чувствительность к надрезу, чем при использовании присадки сплава 5356. [c.174]

Закономерности развития трещин на чувствительных к КР высокопрочных алюминиевых сплавах в воздушной среде те же, что отмечены в предыдущем разделе для аргона и водорода. Однако так как влажный воздух является наиболее распространенной средой, в которой высокопрочные алюминиевые сплавы могут применяться, соответственно обзор данной среды дается более детально. [c.194]

Ускорение роста коррозионных трещин хлоридами, бромидами и иодидами имеет важное значение с различных точек зрения. Во-первых, повсеместность содержания галоидных ионов в морских условиях делает необходимым изучение их влияния на КР, если чувствительные к этому виду коррозии сплавы применяются в таких средах. Во-вторых, водные растворы хлоридов щироко используются для ускорения в лабораторных испытаниях и удивительно, как мало было известно до сих пор об этом явлении ускорения в хлоридных растворах. В-третьих, хлориды, бромиды и ио-диды являются специфическими агентами на питтинговую коррозию алюминия и его сплавов, поэтому они влияют не только на распространение, но и на возникновение коррозионных трещин путем локализации концентрации напряжений в питтингах. [c.200]

Имеются две точки зрения по вопросу о выборе материала деталей и конструкций, для которых (вследствие наличия в них остаточных напряжений) существует опасность хрупкого разрушения. Так как процесс хрупкого разрушения имеет две стадии (стадию зарождения и стадию развития хрупкой трещины), то и борьба с этим разрушением может идти двояко либо по пути предупреждения его возникновения, либо по пути задержания распространения. Первый путь сводится к созданию так называемого барьера , для преодоления которого требуется больше энергии, чем на поддержание распространения зародившейся хрупкой трещины. Следовательно, чтобы создать более высокий барьер , необходимо применять сталь, наименее чувствительную к концентрации напряжений в виде надрезов. Второй путь сводится к применению таких металлов, которые обладают необходимым сопротивлением распространению хрупкой трещины, так как здесь полагают, что полностью избежать всех концентраций нельзя и всегда найдутся случайные причины образования первой хрупкой трещины. При решении вопроса о том, какой из этих двух путей более эффективен в каждом конкретном случае (т. е. что лучше применить более дорогую сталь, не допускающую распространения хрупкой трещины, или повысить требования к изготовлению конструкции из более дешевой стали), нужно исходить из экономической стороны вопроса. [c.223]

Наиболее опасной формой коррозии является коррозия под напряжением. Она характеризуется первоначальным локальным разрушением защитной пленки и последующим очень быстрым его распространением под действием прилагаемых растягивающих напряжений вдоль границ зерен или транскристаллитного разрушения по дефектам упаковки или плоскостям скольжения. Склонность к коррозии под напряжением заметно увеличивается с твердостью стали и с увеличением содержания хрома в ферритной составляющей. Аустенитные стали типа 18-8 более чувствительны к такого рода коррозии, но с увеличением содержания никеля они становятся к ней менее склонными и при содержании - 60% Ni не корродируют вообще. Коррозионная среда может стать проводящей, если она содержит водород и кислород, но на практике она обычно является жидким раствором гидроокиси или хлористого натрия. Их высокие концентрации, температура и напряжения способствуют возникновению и быстрому распространению коррозии. Коррозия под напряжением может распространяться вдоль границ зерен или по зерну в зависимости от природы коррозионной среды и интенсивности напряжений, поэтому отдельные трещины могут носить как интер- так и транскристаллитный характер (см. рис. 15.18). [c.35]

Легирование стали небольшим количеством (до 0,05—0,15 %) V, Т1, N6 и 2г, образующих труднорастворимые в аустените карбиды, измельчает зерно, что понижает порог хладноломкости, повышает работу распространения трещины КСТ и уменьшает чувствительность к концентраторам напряжений. [c.260]

Термомеханическая обработка с последующими закалкой и отпуском позволяет получить очень высокую прочность а = 2200...3000 МПа) при хорошей пластичности (5 = 6...8%, v / = 50...60%) и вязкости. В практических целях большее распространение получила ВТМО, обеспечивающая, наряду с высокой прочностью, хорошее сопротивление усталости, большую работу распространения трещин, а также сниженные критическую температуру хрупкости, чувствительность к концентраторам напряжений и необратимую отпускную хрупкость. [c.159]

Более предпочтительна ВТМО, при которой в дополнение к сказанному сталь приобретает более высокие значения вязкости разрушения (трещи-ностойкости), работы распространения трещины КСТ и сопротивления усталости при пониженной критической температуре хрупкости /зо и меньшей чувствительности к концентраторам напряжений. [c.118]

Вторая зона хрупких изломов, так же как и большинство. других изломов, обладает повышенной по сравнению с первой зоной шероховатостью. Эта повышенная шероховатость поверхности второй зоны, вероятно, определяется более высокой скоростью распространения трещины и вследствие этого повышенной ее чувствительностью к различным дефектам тела. Одновременно увеличивается число вновь возникающих очагов разрушения. [c.120]

После термического улучшения а [ = 0,5(Jb (рис. 5.5), что выше, чем после отжига или нормализации (о I = 0,3ав). При более высокой прочности (Св > 1300 МПа) среднеуглеродистые стали со структурой троостита отпуска или мартенсита характеризуются пониженным сопротивлением распространению трещины. Кроме того, низкая пластичность сталей высокой прочности повышает их чувствительность к надрезам в наиболее напряженных зонах деталей. В результате в местах концентрации напряжений зарождаются усталостные трещины, быстро приводящие к поломке деталей. Вследствие повышенной чувствительности к надрезу происходит значительное рассеяние значений а и уменьшение о ] до (0,4- [c.296]

Чувствительность к распространению трещин определяли по методу Б. А. Дроздовского. Этот метод заключается в нанесении предварительно трещины в вершине надреза образца на специальном вибраторе при циклическом нагружении. Эскиз образца размером 60X11ХЮ мм с надрезом показан на рис. 184. [c.408]

Влияние легирования титана на его чувствительность к коррозионному растрескиванию изучено недостаточно, однако на основании известных данных можно сделать ряд важных заключений. Непреложн1 1м фактом является повышение чувствительности титановых сплавов к коррозионному растрескиванию при увеличении содержания в них алюминия. Коррозионное растрескивание в водных растворах галогенидов возникает, если содержание алюминия превышает некоторую критическую концентрацию, разную для различных сплавов. Для бинарнь1х сплавов Т1 —А1 эта величина составляет около 4 %. Большинство исследователей объясняют увеличение чувствительности к коррозионному растрескиванию при высоких содержаниях алюминия в сплаве выделением фазы 02 (Т1з А1). Действительно, создание условий для выделения Ог (низкотемпературный отжиг или старение) приводит к резкому снижению и увеличению скорости распространения трещины при одинаковой интенсивности напряжений. Однако повышенное содержание алюминия приводит к коррозионному растрескиванию и в том случае, когда даже самыми чувствительными методами не удается выявить присутствие 02-фазы. Это можно объяснить тем, что алюминий при неблагоприятных термических воздействиях создает микронеоднородность химического состава а-фазы, задерживает репассивацию из-за увеличения критического тока пассивации титана и вьрзывает его охрупчивание вследствие образования упорядоченных твердых растворов. [c.38]

Распространение трещины происходило при формировании типичного для титанового сплава с глобулярной структурой псевдобороздчатого рельефа излома, особенности которого были указаны в предыдущем разделе. Это первая стадия усталостного разрущения, когда проявляется структурная чувствительность материала к росту усталостной трещины. [c.584]

Можно ожидать, что прочность поверхности раздела особенно чувствительна к испытаниям при циклическом нагружении. Соответствующих данных мало, однако они, несомненно, свидетельствуют о высокой прочности связи. При усталостном разрушении пластинчатого композита А1 — AlaNi [72] одна или несколько трещин распространяются по зонам скольжения в матрице н значительного расслаивания не происходит. Аналогичным образом протекает усталостное разрушение пластинчатого композита Ni — NigNb, существенно отличающегося в других отношениях [37]. В обоих случаях время до разрушения при высоких напряжениях и малом числе циклов определяется сопротивлением разрушению армирующей фазы, а время до разрушения при малых напряжениях и большом числе циклов — распространением усталостной трещины в матрице. Ни в том, ни в другом случае расслаивание не является определяющим механизмом. [c.259]

При температурах, для которых на накопление деформаций и возникновение разрушения влияет время, т. е. когда проявляется ползучесть и длительное статическое повреждение, скорость развития трещин чувствительна к скорости деформирования, а в связи с этим и к частоте. Для описания процесса развития трещины привлекается условие циклического разрушения (5), отранчаю-щее частотный эффект, при этом для малоцикловой усталости второй член может быть опущен. Скорость распространения трещины предлагается [41] выразить, во-первых, в форме, напоминающей зависимость от интенсивности деформации [c.33]

Таким образом, в этом случае имеет место существенное влияние окисления. Оно повышает частотную чувствительность и ослабляет эффект уровня деформаций для разрушающего числа циклов. Скорость распространения трещины уже не описывается упомянутой зависимостью от интенсивности деформаций. В то же время в вакууме эта зависимость имеет место при слабой чувствительности к длительности нагружения в области частот, превышающих 0,1 цикла/мин. Для весьма низких частот (менее 0,01 цикла/мин) и в условиях вакуума возникает чувствительность к длительности нагружения, возможно в связи с проявлением длительного статического повреждения и структурными превращениями. Эти закономерности для теплостойкого сплава А286 при температуре 590° С и размахе деформации Авр = 0,002 иллюстрируются частотными зависимостями выражения (29) по данным [44], представленным йа рис. 23. В левой части для низких частот критерием разрушения является длительность нагружения (область J), в правой части для высоких частот этим критерием является число циклов (3). В вакууме этот критерий достигается (для исследованных условий) при существенно более низких частотах, чем на воздухе (разница в частотах достигает 3—4 порядков). Соответственно меняется фрак-тография излома, в области критерия длительности разрушение межкристаллическое, в области критерия числа циклов разрушение внутрикристаллическое, в промежуточной области (2) смешанное. [c.34]

Рис. 14. Влияние направления приложения напряжений (7 — поперечное 2 — высотное д — долевое) на мeжкJЗII тaллитный характер распространения трещины в высокопрочных алюминиевых сплавах чувствительных к КР-

Было показано, что образование выделений ог-фазы увеличивает легкость зарождения трещин под действием среды и скорость распространения трещин. Такие выделения также увеличивают вероятность разрушения сколом в период субкритического роста трещин. Установлено, что в случаях, где выделения аг-фазы срезаются, скольжение в (а-Ьог)-структурах происходит в очень узких полосах скольжения со значительными смещениями в каждой полосе. Это может указывать еще раз на важность характеристик скольжения при определении чувствительности к КР-Наблюдения [33] наводят на мысль провести эксперимент для определения важности характера скольжения или наличия Т1зА1. Этими исследователями было показано, что определенное распределение аг-фазы изменяет тип взаимодействия дислокации с частицей от срезания до огибания. Таким образом, если Т1зА1 изменяет характер скольжения, то такое ее распределение должно приводить к меньшей чувствительности к КР, чем в случае одно фазных а или двухфазных структур а+аа), в которых происходит срезание частиц дислокациями. Некоторое доказательство в достоверности этого имеется, но требуются более тщательные исследования. [c.409]

В связи с чувствительностью низколегированных трубных сталей к скорости деформирования наблюдается существенное различие между температурами перехода от вязкого разрушения к хрупкому, определяемыми на стадиях инициирования и распространения разрушения. При распространении трещины переходная температура устанавливается по результатам испытаний образцов падающим грузом согласно методике DWTT, а на стадии ее инициирования — в условиях статического нагружения стандартных образцов, используемых для оценки трещиностойкости материалов по критериям механики разрушения [21. В зависимости от марки трубной стали сдвиг между температурами перехода —T l может составлять 60 С и более. [c.281]

Другая трудность вызвана тем, что используемые аустенитные стали очень чувствительны к коррозии под напряжением в присутствии хлоридов, попадающих из атмосферы, или нитратов, которые образуются из окислов азота, образовавшихся при искрении щеток коллектора. Трещины могут носить интер- или транс-кристаллитный характер, изменяться ст. одного вида к другому в зависимости от природы коррозионной среды и условий (рис. 15.17) [10]. Тенденция к возникновению и распространению трещин сильно меняется от образца к образцу по причине, еще до конца не понятой. При интенсивности напряжений 33 МН/м / скорость их распространения может колебаться от 2,5-10 2 до 5-10 см/ч. Склонность к коррозии под напряжением увеличивается с ростом кислородного потенциала и анодной поляризации материала по отношению к окружающей его среде. Состав атмосферы также оказывает существенное влияние на распространение трещин, не говоря уже о влиянии на обычный процесс коррозии под напряжением. Механические испытания на разрушение в различных средах показали, что чистый водород уменьшает коитиче-ское значение интенсивности напряжения для распространения трещины при балле, большем 3, по сравнению с испытаниями на воздухе. Этот эффект исчезает при добавлении небольшого количества (0,6%) кислорода. Чтобы произошло разрушение, необходимо сочетание следующих факторов 1) появление поверх- [c.240]

Исследование скоростных зависимостей К1Д — У.,.р и их обобщение для различных материалов показали [101, 102], что характер зависимостей определяется чувствительностью материала к скорости распространения трещины и условиями испытаний, в частности температурой. Так, для аморфных материалов (эпоксидные смолы, стекло) данная завиеимость имеет минимум динамичеекой вязкоети разрущения при У. р = при этом полагается равной К[ ,. Резкое [c.70]

Наиболее важными характеристиками улучшаемых сталей являются прокаливаемость и сопротивление усталости. Глубина прокаливаемого слоя у легированной стали 40Х составляет 40 мм, а у сложнолегированных сталей 40ХНМ и 38ХНЗМА — 100 мм. Этого достаточно для термического улучшения деталей широкой номенклатуры, а для ряда осесимметричных деталей не требуется сквозная прокаливаемость. Например, конструкционная прочность валов обеспечивается, когда структура сорбита отпуска образуется в слое толщиной, равной половине радиуса вала. Недостатком ряда улучшаемых сталей является чувствительность к обратимой отпускной хрупкости. К ней наиболее склонны хромомарганцевые и хромоникелевые стали с большой прокаливае-мостью. Для предотвращения охрупчивания деталей из этих сталей при высоком отпуске принимают технологические меры. Улучшаемые стали, содержащие молибден, нечувствительны к отпускной хрупкости. После термического улучшения о не превышает 550 МПа. В результате расчета долговечности деталей по этим значениям получают большие размеры деталей, что неприемлемо из-за увеличения расхода металла и габаритных размеров механизмов. При расчете ограниченной долговечности деталей исходят из переменных напряжений, больших Это основано на живучести сталей после термического улучшения, когда главное значение имеют малые скорости распространения усталостных трещин. Проверка деталей средствами неразрушающего контроля позволяет обнаруживать усталостные трещины и заменять дефектные детали. [c.104]

Если наступает разрушение одного волокна, то нагрузка через основу передается соседним волокнам. Это приводит к распределению нагрузки по всему материалу и позволяет избежать концентрации напряжений. Параллельно этому существует требование безопасности конструкции (см. разд. 15.8) и в этом смысле армированный пластик может считаться конструктивным материалом с неограниченными возможностями. Наоборот, местное разрушение в однородном материале приводит к высокой концентрации напряжений в неразрушенном материале вблизи кромки трещины, что делает распространение трещины более вероятным. Это объясняет, почему армированные пластики обнаруживают необыкновенно низкую чувствительность к концентрации напряжений при усталостных испытаниях в сравнении с металлами. Некоторые результаты, полученные Воллером и приведенные в табл. 4.6, очень хорошо демонстрируют это свойство пластиков. Поперечное отверстие в образ цах из стеклопластика, армированного слоями стеклоткани, приводит к эффективному коэффициенту концентрации напряжений, колеблющемуся в пределах от 1,01 до 1,29 при 10 циклов, при этом теоретический коэффициент концентрации напряжений равнялся 2,42. Такая чувствительность к концентрации напряжений получается даже ниже, чем при статическом нагружении, к тому же она падает при увеличении температуры испытуемых образцов. [c.180]

Развитие СР в значительной мере предопределяется структурнофазовым составом сплава. Однофазные сплавы со структурой а-или 5-фазы обладают большей чувствительностью к разрушению, чем двухфазные. В двухфазных сплавах хрупкое распространение трещин происходит по а-фазе, а 3-фаза разрушается пластично. Развитие трещин при СР происходит со значительно более низкими скоростями (почти на 5 порядков), чем при КР в водных растворах хлоридов при комнатной температуре. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...