Образование и рост трещины при термической усталости

На образование трещины определенное влияние оказывают неровности поверхности, играющие роль концентраторов напряжений. Чем более гладкая поверхность, тем больше циклов выдерживает деталь до образования трещин. Наличие коррозионно-активной среды ускоряет появление и рост трещин термической усталости. [c.51]

Структура металлов при термоциклировании формируется в несколько стадий. На первой стадии нагревы устраняют дефекты, присутствовавшие в металле в исходном состоянии. Однако под влиянием термических напряжений происходит образование новых дефектов структуры — дислокаций и их скоплений, избыточных вакансий. В результате разупрочнение, имевшее место на первой стадии, сменяется упрочнением. На третьей стадии появляются микротрещины, прогрессирующие от цикла к циклу развитие их приводит к росту крупных магистральных трещин, которые квалифицируются при технической оценке термостойкости как трещины термической усталости. По числу циклов до образования трещин или достижения ими определенных размеров обычно оценивают сопротивление материала термической усталости. О накоплении дефектов при термоциклировании можно судить и по данным изменения физических свойств металлов и сплавов 149, 1851. [c.13]

Непрерывный рост циклов теплосмен и совпадающих по фазе механических напряжений вследствие периодического действия динамических сил при штамповке приводит к искажению кристаллической решетки, фазовым превращениям, пластическим деформациям и соскальзыванию одной части кристаллов относительно другой. В отдельных зернах, в которых термические и механические напряжения превышают предел текучести, происходит образование сдвигов с надрывами в дефектных местах зерен или межкристаллических переходных зонах, что создает разрыхление зерна по плоскости скольжения. В тех зернах или блоках зерен, в которых напряжения превышают прочность сцепления, а запас пластичности оказывается исчерпанным, плоскости скольжения превращаются в трещины. По мере увеличения количества этих трещин в соответствии с увеличением числа цик- лов теплосмен и циклов изменения механических напряжений повышается коэффициент концентрации напряжений и происходит рост трещин. Под действием течения деформируемого металла трещины термической усталости еще больше расширяются, углубляются, и с поверхности штампов выкрашиваются большие частицы металла, внешним признаком чего являются осповидные углубления и впадины. [c.42]

На рис. 56 схематично показан характер кривых роста трещин при термической и механической малоцикловой усталости. В этом случае для упрощения принято, что на первом этапе возникновение начальных трещин происходит приблизительно за одно и то же число циклов. Согласно этим кривым при сопоставимых условиях испытания одним из критериев устойчивости материала образованию первой трещины является число теплосмен до ее появления. [c.125]

Таким образом, в зависимости от максимальной температуры испытания существуют две характерные области повреждаемости материалов при коррозионно-термической усталости. До температур, соответствующих максимальному значению коэффициента К, окислительная среда ускоряет образование трещин и интенсифицирует ее распространение. При более высоких температурах окислительная среда, ускоряя образование трещин, замедляет интенсивность их роста и изменяет вид (см. рис. 59). [c.131]

Легированные хромом и молибденом стали перлитного класса лучше сопротивляются росту термоусталостных трещин. Если в углеродистой стали при испытании на термическую усталость с максимальной температурной цикла 500° С начало образования трещин наблюдалось после 5500 циклов, то в стали с 1 % Сг и 0,5 Мо— после 12 000 циклов. [c.140]

Образование и рост трещины при термической усталости [c.253]

Весьма значительно влияние роста рабочей температуры подшипника на сопротивление усталости, причем это влияние сказывается как непосредственно, так и через температурные напряжения. Обычная рабочая температура подшипников транспортных дизелей 80. .. 100 °С, но имеются двигатели, в которых температура подшипников достигает 150 °С. С повышением температуры снижаются все показатели механической прочности, в особенности у баббитов при температуре 100 °С они снижаются примерно в 2 раза по сравнению с показателями при нормальной температуре. Различие в коэффициентах линейного расширения подшипникового сплава и материала основания служит причиной температурных напряжений. Остывание подшипника из баббита (среднее значение коэффициента линейного расширения а = 25-10" ) на стальном основании от рабочей температуры 60 °С до нормальной может вызвать (в зависимости от механических свойств и соотношения толщин) напряжения, превосходящие предел текучести сплава. Сравнительно небольшое число повторных нагреваний и охлаждений в указанном интервале температур приводит иногда к появлению трещины в баббите вблизи стыка с основанием вдоль по окружности. Образование трещин или возможный наклеп сплава в результате циклических термических напряжений неблагоприятно сказывается на сопротивлении усталости. Эти напряжения можно уменьшить, применяя бронзовый вкладыш, а при алюминиевом вкладыше они почти исчезают. [c.231]

Влияние температуры на сопротивление усталости зависит от многих факторов и неоднозначно для различных металлов и сплавов. С повышением температуры на микромеханизм образования и роста усталостных трещин накладываются диффузионные процессы, особенно в зоне границ зерен и включений примесей. Микромеханизм усталостного разрушения кристаллических тел существенно усложняется в случае переменных тепловых воздействий (тепло-смен), когда взаимодействуют процессы циклического упрочнения материала, повышающее его долговечность, и процессы термического разупрочнения и накопления повреждений при повышенных температурах. [c.121]

В данном случае снижение концентрации алюминия пришрлит к росту коэффициента термического расширения покрытия. В результате несоответствие между КТР покрытия и защищаемого сплава постоянно растет. Из-за этого в покрытии при охлаждении возникают большие растягивающие напряжения, приводящие к образованию трещин термичес1 011 усталости. Разрушение претерпевшего структурные изменения покрытия усугубляется еще и тем, что после завершения процесса распада пнтерметаллидов по всей глубине слоя во внутренних его объемах наблюдается образование и рост включений сульфидов. Их образование обусловливает объемные изменения в покрытии и, как следствие, возникновение растягивающих структурных напряжений. [c.186]

Для разрушения при термической усталости характерно множественное возникновение трещин, что объясняется локальностью действия термических напряжений и, главное, относительно быстрой их релаксацией. Если при механическом нагружении заданным усилием с ростом трещины возрастает напряжение и процесс развития разрушения ускоряется, то при термических напряжениях наличие даже больших перемещений приводит к снижению напряжений и к прекращению распространения трещины, которая лишь в редких случаях успевает пройти через все сечение. При повторном термическом воздейст-вин наибольшие напряжения возникают в других местах, что приводит к образованию новых трещин. При дальнейших испытаниях или эксплуатации, как правило, интенсивно развиваются лишь одна или две трещины, остальные растут очень медленно. [c.165]

Циклическое воздействие высокотемпературных нагревов, охлаждений и газовой среды с течением времени вызывает накопление микропластических деформаций и образование микротрещин. Одновременно с этим происходят изменения структуры металлической основы чугуна, явления роста и коррозии, изменения прочностных и теплофизических свойств, что приводит к термической усталости чугуна изложниц. В результате на внутренней поверхности изложницы после многократных наливов образуются трещины 3-го рода (сетка разгара), имеющие замкнутый петлеобразный характер. В процессе эксплуатации эти трещины расширяются, заглубляются, происходит вьпфашивание рабочей поверхности изложницы, создается опасность затвердевания слитка. [c.739]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...