Механизм разрушения при ползучести

МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ [c.130]

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]

Для того, чтобы перейти к анализу разрушения при ползучести, необходимо рассмотреть механизм стадии повреждаемости при длительной высокотемпературной деформации. Как известно, повреждаемость при ползучести связана с порообразованием на фаницах зерен, инициируемом коллективными дислокационными процессами. Они так или иначе зависят от термически-активируемых процессов скольжения и переползания дислокаций с развитием диффузии по дислокационным трубкам или объемной диффузии. Экспериментальные данные, накопленные к настоящему времени, позволяют составить иерархическую последовательность (рисунок 4.34) включения механизмов пластической деформации в зависимости от параметра ре, характеризующего эффективную энергию активации в терминах К. [c.316]

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]

Если в процессе высокотемпературной ползучести, протекающей при определенном растягивающем напряжении а, меньшем предела текучести при растяжении, осуществляется кратковременная перегрузка сжимающей силой так, чтобы напряжение сжатия превысило соответствующий предел текучести при сжатии, а дальше напряжение возвращается к прежней величине ст, то возникшая в момент перегрузки мгновенно-пластическая деформация сжатия влияет на дальнейшее развитие деформаций ползучести. На протяжении некоторого отрезка времени после возвращения напряжения к прежней величине а скорость вязкопластического деформирования оказывается выше соответствующей скорости до перегрузки, которая создает таким образом раз-упрочняющий эффект (рис. 1.21). Вместе с тем, аналогичная перегрузка растягивающей силой вызывает эффект незначительного временного упрочнения. На этом примере видно, что механизмы мгновенно-пластического и вязкопластического деформирования могут определенным образом взаимодействовать друг с другом. Мгновенно-пластические деформации должны отражаться также и на сопротивлении длительному разрушению при ползучести, хотя экспериментально этот вопрос пока еще почти не изучен. [c.30]

В главах 3—5 приводятся общие представления о ползучести металлических материалов, анализируется влияние напряжения, температуры и структурных факторов на процесс разрушения, рассматриваются механизмы деформации и разрушения при ползучести. [c.8]

Описанный выше способ определения внутренних напряжений при ползучести позволяет эффективно исследовать механизм деформации при ползучести. Кроме того, он дает возможность рассмотреть деформационное поведение материала при ползун чести при переменном напряжении или переменной температуре. Также можно ожидать, что этот способ окажется эффективным средством исследования и анализа проблем деформации и разрушения при наложении ползучести и усталости, а также проблемы сопротивления термической усталости. [c.73]

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]

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]

Действительно, разрушение при ползучести подготавливается по мере накопления микроразрушений [90], механизм образования которых в общем случае может быть различным. В зависимости от температуры, уровня напряжений и их ориентации в пространстве разрушение может быть внутрикристаллическим и межкристал-лическим. [c.173]

О д и н г И. А. Современные представления о механизмах пластической деформации и разрушения при ползучести металлов.— Известия АН СССР . 1954,. V 8. [c.317]

Отмеченные выше закономерности послужили основанием для формулирования предположительных механизмов разрушения при образовании очагов ХТ. Эти механизмы в разных вариантах включают два основных процесса низкотемпературную ползучесть [8, 10] и диффузионное перераспределение водорода. [c.137]

Накопленный опыт эксплуатации конструкций различного назначения показывает, что, как правило, их преждевременные повреждения, связанные с запуском тех или иных механизмов разрушения материала, происходят при совокупном действии нескольких конструктивных, технологических и(или) эксплуатационных факторов. Каждый фактор в отдельности в большинстве случаев может не приводить к провоцированию какого-либо механизма разрушения. Например, мы можем защитить конструкцию в отдельности от усталостного разрушения, учитывая факторы, провоцирующие этот механизм, и обеспечить ее длительную прочность, используя пластичный материал с большим сопротивлением ползучести, но в то же время нет гарантии, что рассматриваемая конструкция не разрушится по механизму, именуемому в литературе взаимодействием ползучести и усталости . [c.4]

За последние десятилетия в физике твердого тела получило широкое распространение представление о несовершенствах кристаллической решетки, называемых дислокациями. Этим несовершенствам приписывается основная роль при объяснении ряда особенностей поведения реальных кристаллов. Механизм пластической деформации, ползучести, разрушения, рассеяния энергии при циклическом деформировании связываются большинством современных авторов с перемещением дислокаций внутри кристалла. Дислокационные представления используются также для объяснения механизма роста кристалла. Возможные дефекты кристаллической решетки не ограничиваются, конечно, одними дислокациями этим термином называются дефекты особого рода, обладающие совершенно определенными свойствами. Однако дислокационные представления, как оказалось, имеют настолько общий характер, что на их основе можно построить очень большое количество разного рода моделей, объясняющих те или иные свойства реального кристалла, и выбрать из этих моделей те, которые наилучшим образом отвечают опытным данным. [c.453]

Интеркристаллитное разрушение, наблюдаемое при ползучести или коррозии под напряжением, имеет совершенно иной механизм, а металл может проявлять признаки как хрупкого, так и вязкого разрушения. [c.421]

Лопатки турбин в условиях эксплуатации, как правило, накапливают повреждения более устойчиво, чем лопатки компрессора. Это связано с тем, что они подвергаются постоянному нагреву при длительном статическом растяжении под действием динамической нагрузки от вращения ротора. В этом случае возможно возникновение такого явления, как ползучесть или термоциклическое разупрочнение материала в результате теплосмен по циклу ПЦН. Каждый механизм исчерпания долговечности лопатки имеет свою длительность действия, и поэтому разрушение лопатки на разных стадиях эксплуатации отвечает разным критериям прочности. В результате этого распределение долговечности лопаток может иметь не один, а несколько максимумов по числу случаев разрушения, в зависимости от того, какие виды механизмов разрушения могут последовательно доминировать при исчерпании ресурса лопатки. [c.567]

Процессы разрушения и деформирования при ползучести взаимно связаны. Немаловажное влияние на развитие деформационных процессов оказывают присутствие в стали и тип образующихся при ползучести несплошностей. Длительная пластичность стали наряду с другими факторами зависит от типа разрушения и механизма ползучести. [c.11]

На рис. 3.19 представлены экспериментальные и расчетные кривые ползучести для режима испытания 540 С, <То=260 МПа, которые находились на границе двух механизмов разрушения и использованы при статистической обработке определения значений коэффициентов обеих групп экспериментов. [c.93]

При высокой температуре материалы почти всегда достаточно вязкие и не подвержены хрупкому разрушению. В этих случаях при конструировании должен учитываться рост трещин, возникших в результате ползучести, поэтому необходимо знать действующий механизм ползучести. При ползучести в пластической области, когда величина п численно больше 3, дефекты быстро округляются, поэтому влиянием концентрации напряжений можно пренебречь и время службы изделия может быть предсказано расчетом напряжений в оставшемся сечении. Когда ползучесть реализуется за счет диффузии вещества по границам зерен, и величина п численно равна 1, дефект растет в зависимости от интенсивности напряжения согласно закону [И] [c.45]

Подогреватели электростанции представляют собой крупные сосуды высокого давления, работающие внутри температурного диапазона ползучести и из-за использования больших объемов пара имеющие значительно большие размеры, чем коллекторы, обычно применяемые для пара высокого давления. Вообще говоря, они работают вполне удовлетворительно. Ранние варианты предусматривали использование 0,5% Сг, Мо, V стали, подверженной слоистому излому, который был причиной первичных трещин в сварных швах некоторых патрубков (см. рис. 7.15). Исследование разрушения показало, что трещина появилась после изготовления и не развивалась в процессе эксплуатации. Можно считать, что напряжения, появившиеся в процессе сварки стали с 2,25% Сг и 1% Мо, вызывают небольшие отслоения, после которых напряжения, связанные с затвердеванием, являются основной причиной трещин в металле шва, который будет иметь низкую пластичность из-за недостаточного раскисления и низкого отношения Mn/Si. Указаний, что трещины будут распространяться в процессе эксплуатации, нет. Механизм разрушения в условиях ползучести предусматривает распространение трещины, если оно-имеет место, достаточно медленное, чтобы гарантировать надежную работу между контрольными проверками. Растрескивание устраняется при замене стали с 2,25% Сг и 1% Мо на более высококачественный материал, который не подвержен слоистому излому, а также улучшением качества металла шва. Пока не ясно,, достаточно ли одного из этих предложений или лишь оба вместе они будут достаточными. [c.174]

Механизм пластического деформирования при теплосменах будем рассматривать вместе с процессами накопления повреждений и разрушения при термической усталости и одновременном действии длительной статической нагрузки (ползучесть). [c.117]

Высокая релаксационная стойкость никелевых сплавов при 650—750 °С [136] способствует длительному сохранению концентрации внутренних напряжений. В результате усиливается процесс зарождения роста микроповреждений, что в итоге понижает сопротивление макроразрушению и уменьшению доли вклада главного нормального напряжения (механизме разрушения при ползучести подтверждается особенностью разрыва трубчатых образцов никелевых сплавов под действием внутреннего давления. [c.156]

Разрушение по границам элементов структуры — межзеренное или межъячеистое разрушение, при котором трещина идет по границам зерен или дислокационных ячеек. Различают хрупкое межзеренное разрушение, которому предшествует пластическая деформация-внутренних объемов зерен и пластичное межзеренное разрушение. Указанные типы межзеренного разрушения обычно относят к низкотемпературным типам разрушения. Кроме того, существуют высокотемпературное межзеренное разрушение и межзеренное разрушение при ползучести. Эти механизмы обусловлены высокотемпературным-проскальзыванием по границам зерен и диффузионным зарождением пор на границах. Они подробно изложены в обзорах Эшби с сотрудниками [404]. [c.201]

Границы между отдельными областями механизмов разрушения определялись, в основном, по результатам фрактографиче-ских наблюдений, например границы между сколом и пластичным разрушением. Положение других границ уточнялось с помощью дополнительной информации, например, о скольжении. Верхняя граница скола, обусловленного скольжением (скола 2), соответствует началу общей текучести при испытании на микротвердость, растяжение или сжатие при гидростатическом давлении. В других случаях использованы результаты изучения монокристаллов, например напряжения течения по трудным системам скольжения. Граница между сколом 1 (скол от дефектов) и сколом 2 определяется либо по напряжению течения по легкой системе скольжения (исправленному на соответствующий фактор Тейлора при испытаниях поликристаллов), либо по напряжению, необходимому для распространения трещины длиной, равной размеру зерна. Граница между сколом 1 и межзеренным разрушением при ползучести является линией, при которой скорость ползучести превышает с [c.212]

Существует два различных механизма межзеренного разрушения при ползучести 1) при действии высоких температур характерным является разрушение путем образования и роста пор в приграничных зонах [58] 2) при относительно невысоких температурах, когда существенную роль в качестве концентраторов напряжений играют стыки зерен, разрушение проходит путем проскальзывания по границам зерен. При электронно-фракто-графическом исследовании в первом случае на поверхности излома наблюдается мелкоямочный рельеф, во втором — следы сдвиговой деформации. [c.89]

Согласно [225], в стали 12Х1МФ на второй стадии ползучести характер распределения микропор по размерам не изменяется, но увеличивается число микропор. Изменение структуры и развитие повреждаемости в стали приводит к изменению механизма разрушения. В стали 12Х1МФ это изменение механизма разрушения при 540 С начинается с наработки труб более 60000 ч [65]. [c.355]

В некоторых из этих публикаций высказываются точки зрения, не полностью совпадающие с излагаемыми в книге моделями, - иногда дополняющие их, а иногда и противоречащие им. Это естественно при рассмотрении столь сложных научных проблем, как проблема ползучести, и дискуссии по спорным во-просам будут способствовать установлению истинных механизмов деформг рования и разрушения при ползучести. [c.6]

Явление временной зависимости пластической деформации известно уже более 100 лет и названо ползучестью, или пластическим течением. За последние 50 лет много усилий было приложено к эмпири ескому, феноменологическому и физическому описанию этого явления. После второй мировой войны активизировались исследования деформационных механизмов ползучести, действующих на атомном уровне. Однако изучение накопления повреждений структуры в процессе ползучести (образование пустот на границах зерен, их коалесценция, ведущая к возникновению трещин и в конце концов к межкристаллитному разрушению при ползучести) долго оставалось за пределами проводимых исследований ползучести. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется проблемам разрушения при ползучести и межкристал-литным повреждениям. [c.7]

Нет необходимости особо подчеркивать важность для инженерной практики детального изучения механизмов ползучести и нпкопления повреждений, а также разрушения при ползучести Можно рассчитывать, что углубленное изучение этих процессов даст возможность прогнозировать временную зависимость деформации ползучести, и, следовательно, кopo tь ползучести, долговечность при ползучести (т. е. срок службы) и предельную пластичность при разрушении. Кроме того, это позволит направленно воздействовать на структуру с целью повышения сопротивляемости ползучести при одновременном повышении пластичности при разрушении и заложить основу для принципиаль-. но нового подхода к созданию устойчивых в отношении ползучести металлических. материалов. Поэтому за последние десятилетия было опубликовано несколько обширных монографий о ползучести и разрушении при ползучести, многочисленные квалифицированные обзоры, проведено много международных конференций, целиком или частично посвященных этой теме, и опубликовано огромное количество журнальных статей. [c.7]

Предлагаемая монография посвящена изучению физичесжих механизмов ползучести и разрушения при ползучести металлических материалов, т. е. исследованию механизмов дислокационной и диффузионной ползучести, на-, копления межкристаллитных повреждений и разрушения при ползучести. Она предназначена для широкого круга читателей, знакомых с основами теории дислокаций и пластической деформации. [c.8]

Уже в 1957 г. было высказано сомнение [ 453], что механизм разрушения за счет развития трещин является специфическим типом повреждений и разрушения при ползучести наблюдавшиеся клиновидные трещины в действительности были результатом зарождения пор на стыках трех зерен и их дальней шёго роста. Мнение о том, что накопление повреждений за счет развития трещин не следует считать процессом, который может при определенных внешних условиях (температуре, напряжении) доминировать над накоплением кавитационных повреждений, в последние года, по-видимому, преобладает (см., например, [454, 455]). Этот же вывод вытекает из анализа многочисленных экспериментальных данных. Так, сканирующая электронная микроскопия позволила "заглянуть" внутрь трещины, и приведенный на рис. 15.21, б снимок демонстрирует, что клиновидная трещина (рис. 15.21, а), как бы она ни зародилась, растет, вероятнее всего, "кавитационно" [376]. [c.269]

На участке I т = п, кривая длительной прочности является зеркальным отображением графика сопротивляемости ползучести, деформационная способность при разрушении не зависит от приложенных напряжений (времени). На участке II т>п и пластическая деформация уменьшается с уменьшением напряжения (увеличением времени). На участке III возможны три случая т> >k, m=k и m< k. В первом случае пластическая деформация более резко снижается с увеличением времени испытаний, во втором случае стабилизируется, в третьем увеличивается. Очевидно влияние показателя ползучести т на характер изменения условий деформирования и разрушения при смене механизмов микроразру-шения. Поскольку константы а, Ь, с экспоненциально зависят от 1/Г, условие независимости микромеханизмов разрушения при ползучести приводит к принципу геометрического подобия кривых длительной прочности, предложенному В. И. Ковпаком. [c.23]

При температурах выше О.ЗГпл (800 °С) в молибдене наблюдается внутризеренная ползучесть. Результаты испытания на ползучесть в интервале температур 0,5—0,8Гпл (1000—2000 °С) и скоростях нагружения до 10 С- показывают, что в таком случае преобладающим механизмом разрушения является межзеренное разрушение. При температурах выше 0,8Гпл (2000 °С) в молибдене наблюдаются рост зерна и другие структурные изменения, происходящие в процессе деформации. Механизм разрушения — разрыв. [c.213]

Развитие разрушения в условиях агрессивного воздействия окружающей среды приводит к подавлению процессов пластической деформации и при достижении определенной интенсивности дест-руктирующей среды вызывает реакцию материала, совершенно меняющую способность материала реализовывать механизмы разрушения по отношению к умеренным условиям воздействия. При возрастании температуры материал разупрочняется и теряет свою межзеренную прочность, что приводит к межзеренной ползучести — разрушение от внутризеренного становится межзеренным. [c.123]

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]

В качестве иллюстрации влияния механизма разрушения на величины коэффициентов уравнения состояния типа (3.7) одной и той же партии металла рассмотрим данные статистической обработки результатов испытаний на длительную прочность с измерением деформации на разных этапах ползучести стали 15Х1М1Ф [64]. Испытания проведены при 540, 565, 585 и 610 °С с максимальной длительностью до 30 000 ч. [c.93]

Розенберг В. М., Ползучесть металлов, Металлургия , М., 1969 Джифки НС Р. К-, Механизм межкристаллитного разрушения при повышенных температурах, в сборнике Атомный механизм разрушения>. Материалы Международной конференции по вопросам разрушения, состоявшейся в апреле (12—16) 1959 г. в Свампскотте (США), пер. с англ. под ред. М. А. Штремеля, Металлургиздат, 1963, стр. 593—647. Грант Н. Цж., Межкристаллитное разрушение при высоких температурах, в том же сборнике, стр. 575—592. [c.593]

Механизм длительного разрушения в условиях ползучести (иногда применяют термин статическая усталость , который мы используем в дальнейшем) представляет собой сочетание дислокационного механизма развития микротрещин с термофлукту-ационным и диффузионным механизмами образования и движения вакансий [30, 11]. Характерной особенностью повреждений при ползучести является образование пор, появляющихся наряду с микротрещинами и вызывающих специфическую объемную ползучесть, т. е. прогрессирующее во времени разрыхление материала [9, 10, 30, 36]. В условиях постоянного или монотонно изменяющегося напряжения объемная ползучесть становится заметной (в отличие от сдвиговой ползучести) лишь незадолго до момента полного разрушения. Однако при циклическом действии напряжений объемная ползучесть отмечается на более ранних стадиях деформационного процесса. Стадия диссеминированных повреждений завершается появлением поперечных трещин, которые видны на поверхности образца при небольшом увеличении микроскопа или даже простым глазом. [c.26]

Механизм статической усталости при ползучести в некоторой степени взаимодействует также с механизмами многоцикловой, малоцикловой и термоструктурной усталости. Оценка долговечности конструкционных элементов в таких условиях является сложной, но актуальной задачей, которая решается в настоящее время лишь очень приближенно при совершенно недостаточном экспериментальном обосновании. Еще одним примером комбинированного процесса длительного разрушения может [c.31]

Пределы прочности керамических материалов при быстром нагружении зависят от его скорости [61 ] (рис. 1.24), а сопротивление длительному разрушению при достаточно высоких уровнях напряжений в среднем меньше сопротивления быстрому нагружению. При этом процесс повреждений, накапливающихся преимущественно в упомянутых локальных зонах концентрации напряжений, протекает в отсутствие ползучести, т. е. упругие деформации материала, отвечающие напряжению выдержки, остаются постоянными до момента полного разрушения образца. Возможно, что в указанном процессе доминирует термофлуктуаци-онный механизм локальных разрушений. [c.39]

В первой части гл. 8 последовательно описаны закономерности упругих и Прочностных. свойств, а также процессы деформации и разрушения. Подчеркнута такая характерная черта аморфных сплавов, как высокая вязкость разрушения в сочетании с высокой прочностью. Рассмотрена также зависимость механических свойств от температуры и скорости. деформирования. В аморфных сплавах ниже некоторой температуры Гр пластическая деформация протекает крайне неоднородно — она сосредоточена в полосах деформации, которые на стадии разрушения служат источником трещин. Выше Тр пластическая деформация становится однородной. На первом температурном участке прочность сравнительно слабо зависит от скорости деформирования, на втором эта зависимость выражена ярко. Темп уменьшения прочности с повышением температуры резко возрастает при Т>Тр, а разрушение при этом происходит после образования шейкн. Кривые ползучести аморфных сплавов имеют вид, идентичный кривым ползучести кристаллических металлов, но природа их специфического вида совершенно разная, поскольку дислокационный механизм развития ползучести для аморфных сплавов не приемлем. В стности, процесс установившейся ползучести в аморфных металлах связан с механизмом вязкого течения и осуществляется путем диффузии. [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...