Чувствительность к трещине

Как известно, водород широко применяется во многих отраслях техники и промышленности. Вместе с тем, обусловленное водородом повреждение металлов считается в настоящее время причиной многих аварий и катастроф, приносящих значительный ущерб. Среди разнообразных проявлений вредного влияния водорода на механические свойства (предел прочности, пластичность, характеристики усталости, ползучести и т. п.) особого внимания заслуживает обусловленное водородом облегчение зарождения и роста трещин в металлах. Связано это с тем, что независимо от того, насколько совершенны технология и качество изготовления, практически все конструкционные материалы и изделия из них содержат дефекты (или врожденные, или возникшие в процессе эксплуатации). При этом водород, воздействующий на металлы, значительно увеличивает их чувствительность к трещинам и увеличивает вероятность разрушения конструкций, обладающих при обычных условиях достаточной несущей способностью. Таким образом, эксплуатация металлов в атмосфере водорода приводит к необходимости оценки их трещиностойкости, а исследование закономерностей роста трещин в таких условиях приобретает большое значение. [c.325]

Значительную трудность в расшифровке характера разрушения представляют изломы высокопрочных металлов и сплавов. Из-за высокой чувствительности к трещине усталостная зона в изломах этих материалов занимает относительно малую зону, что также затрудняет анализ. [c.123]

В ряде случаев невозможно выявить некоторые дефектные особенности материала из-за несовершенства применяемых методов металлографического и физического анализов, а иногда мы не всегда правильно оцениваем влияние ряда выявленных факторов на прочность материала в условиях эксплуатации. В связи с этим целесообразно применять методы механических испытаний, приближающиеся по условиям к условиям работы детали (испытания при сложнонапряженном состоянии, с переменным запасом упругой энергии, при различных скоростях нагружения и т. д.). Так, при наличии хрупкого эксплуатационного излома во многих случаях весьма показательными будут результаты оценки материала по его чувствительности к трещине [26]. [c.177]

Относительную роль металлургического дефекта или другого концентратора, от которого началось разрушение, можно оценить по тому, с какой скоростью развивалось дальнейшее разрушение при малой скорости — велика роль дефекта при большой скорости роль дефекта вспомогательная, а основная причина разрушения заключается в перегрузке. При оценке роли дефектов и прочих концентраторов чрезвычайно важно учитывать способность данного материала тормозить разрушение по его характеристикам чувствительности к трещине (2ту, Стс [26, 108] и коэффициентам интенсивности напряжений Кг, Ki [72]. [c.185]

Особенность сплавов этого типа, отличающая их от высокопрочной конструкционной стали, состоит в том, что при высокой прочности сохраняются пластичность, малая чувствительность к трещине, особенно при статических нагрузках, и очень высокие характеристики по Ирвину при аь 1,9 — 2,06 (200 — [c.332]

Данные табл. 34 показывают, что медленное охлаждение из р-области, когда в титановых сплавах возникает резко выраженная концентрационная и структурная неоднородность, приводит по сравнению с закалкой к понижению пластичности, несмотря на некоторое уменьшение прочности. В сплаве ОТ-4 падает на 26%, ак на 21 7о, оо,2 на 18% и возрастает чувствительность к трещине. Между тем после быстрого охлаждения сплав практически нечувствителен к трещине. [c.348]

Нри прочих равных условиях с ростом пластичности материала (для неоднородных материалов — микропластичности) его чувствительность к трещинам обычно уменьшается, и поэтому относительная площадь первой зоны увеличивается. Это наблюдается, например, при испытаниях органического стекла [46, 47]. [c.119]

Обе стали очень чувствительны к трещинам, поэтому при нагреве и охлаждении при горячей обработке давлением и термической обработке рекомендуется нагрев начинать при температуре не выше 500—540° С и вести его медленно до 790° С. После выравнивания температуры нагрева его можно вести быстрее. Наилучший интервал закалки 980—1050° С, выдержка 15—30 мин и охлаждение в подогретом масле или на воздухе (твердость при этом получается в пределах 53—56 HR ). Сразу же после закалки (во избежание самопроизвольного растрескивания) изделия необходимо подвергать отпуску на требуемую твердость [c.118]

При конструировании, кроме удельной жесткости, необходимо учитывать условия эксплуатации, так как они влияют на долговечность многих конструкций. Ограничения связаны с прочностью материала при усталостном нагружении, высокотемпературной длительной прочностью, коррозией под напряжением, ростом трещин вокруг надрезов и дефектов. Хотя статические свойства металлических сплавов значительно повышаются в результате влияния различных механизмов упрочнения, такие материалы часто теряют вязкость и долговечность при динамических условиях работы. Одной из наиболее важных задач при создании композиционных материалов наряду с увеличением статической и динамической прочности является снижение чувствительности к трещинам и дефектам. Уменьшение чувствительности к динамическим нагрузкам достигается за счет более быстрого поглощения энергии упругим компонентом композиционного материала, чем пластичным, который обычно накапливает повреждения. Понижение чувствительности к образованию трещин достигается путем намеренного перераспределения накапливания повреждений в таких компонентах композиционного материала, которые не снижают его несущую способность. [c.13]

Для каждой стадии старения независимо от систем алюминиевых сплавов характерен определенный комплекс свойств. Зонному старению свойственны относительно низкий предел текучести (ао г/сГв = 0,6-0,7), высокое относительное удлинение (5 > 10-15%), высокая коррозионная стойкость, в том числе и стойкость против коррозии под напряжением, высокая вязкость разрушения, низкая чувствительность к трещине. [c.646]

ВТМО обеспечивает меньшее упрочнение (ств < 2400 МПа), но более высокие пластичность и вязкость. Она уменьшает также чувствительность к трещине (ii i возрастает на 20 - 50 %), снижает порог хладноломкости, повышает сопротивление усталости и затрудняет разупрочнение при отпуске, что связано с устойчивостью ячеистых дислокационных структур мартенсита. Особенно эффективна ВТМО для чистого вакуу-мированного металла. Кроме того, ВТМО более технологична, так как аустенит выше точки Аз пластичен и стабилен. При деформации не требуются большие степени обжатия предельное упрочнение достигается при деформации на 20 - 40 %. Для ВТМО пригодны любые конструкционные стали. [c.269]

Значения Сщ (чувствительность к трещине), полученные в результате [c.436]

В сталях, мало чувствительных к трещине, зона распространения усталостной трещины тем больше, чеМ ниже уровень приложенного напряжения и, следовательно, меньше необходимое -живое" сечение образца или детали, способное выде кать эту нагрузку, исходя из условия прочности при однократном нагружении. Для сталей и состояний, чувствительных к трещине, усталостная зона в Изломе занимает очень малую площадь независимо от уровня действующих напряжений [392]. [c.325]

На рис. 2.11 проведены линии, построенные по уравнениям (2.52) и (2.53). Видно хорошее соответствие расчета эксперименту, причем расчет по пластическому шарниру дает верхнюю границу полосы разброса, а по упругому расчету — нижнюю. Заметим, ч я( для материала, чувствительного к трещинам, максимальное напряжение при упругом расчете (рис. 2.11, б) будет меньше предела прочности, что должно сказаться и на уменьшении предела трещиностойкости. [c.110]

Сварные соединения со смещением кромок более чувствительны к трещинам, расположенным в угловых точках (рис. 3.17, а, б, в). При этом величина ст]с может быть рассчитана по формуле [c.150]

Значительно большая реальная чувствительность к трещинам достигается при применении двух искателей, расположенных под углом к шву (рис. 78,6). Такое размещение искателей способствует регистрации максимального по амплитуде зеркального сигнала. [c.125]

Первая зона излома соответствует начальной стадии разрушения, когда развитие трещины происходит сравнительно мед-лено. Обычно поверхность этой зоны более гладкая, чем остальная поверхность излома, а у неорганических и некоторых видов органических стекол она даже имеет зеркальный блеск — зеркало излома. При повышении температуры испытания стекла, когда, повышается пластичность материала и уменьшается его чувствительность к трещине и внецентренному нагружению, относительная площадь первой зоны излома растет. [c.351]

Чувствительность к трещине при ударном изгибе От.у, Дж/см 100 — - 130 — — [c.10]

В книге можно найти изложение методов испытаний на малоцикловую усталость, методов оценки чувствительности к трещине, методов оценки конструкционной прочности, испытаний при температурах, близких к абсолютному нулю, различных методов испытаний при сложном напряженном состоянии, испытаний на замедленное разрушение и т. д. [c.3]

Чувствительность к трещине (способность материалов тормозить разрушение) [c.94]

Чувствительность к трещине оценивают как при однократном, так и при циклическом действии нагрузки. [c.97]

Чувствительность к трещине возрастает при переходе от одноосного к двухосному растяжению с увеличением размеров [c.38]

В последние годы наряду с чувствительностью к надрезу все большее значение получает изучение и оценка чувствительности к трещине. Так, для некоторых высокопрочных материалов при изгибе прочность образца с трещиной (/отр = 1 мм) может снижаться до Л от временного сопротивления разрыву гладкого образца. [c.103]

Но так как не всегда можно не допустить или устранить дефекты или трещины в изделии, решающее практическое значение приобретает изыскание путей повышения способности материалов к торможению развития трещины, т, е. уменьшению скорости ее развития и направления ее в зоны менее напряженные в условиях эксплуатации изделия. Для этого необходимо изучение чувствительности к трещинам и умение управлять их развитием. Замедление роста трещины важно также для своевременного ее обнаружения при периодических осмотрах и последующего обезвреживания, например, путем заварки, высверливания зоны у вершины трещины, постановки в отверстие пробок и т. п. [c.103]

Несомненно, лабораторные испытания надрезанных образцов при разных способах нагружения имеют большое практическое значение, приближая условия испытания к эксплуатационным, например при выборе нужной стали или сплавов для болтов [5], оценки чувствительности к отверстию для листовых материалов и т. д. Однако возможности получения обобщенных закономерностей по разрушению на основе таких испытаний меньше, чем на основе испытания образцов с трещиной. В то же время и при изучении чувствительности к трещине иногда применяют надрезанные образцы. При этом надрез, изменяя условия на контуре испытуемого тела, предопределяет зону и ускоряет начало развития разрушения, вызывая уменьшение докрИтической области деформации, способствуя оценке критических механических характеристик и тем повышая чувствительность испытаний. Чем острее и относительно глубже надрез, тем больше его действие приближается к влиянию трещины. Однако для материалов с низкой локальной пластичностью испытание образцов даже с острым надрезом не заменяет испытаний образцов с трещиной. Чувствительность материала к трещине оценивают по характеристикам разрушения. В оценку чувствительности к надрезу включают, кроме характеристик разрушения, также способность данного материала к пластической деформации (еще до развития разрушения) в стесненных условиях вблизи вершины надреза. [c.105]

Для дальнейшего полезно напомнить оценочные характеристики. Вид излома можно предсказать по отношению длины пластической зоны d перед кромкой треш ипы к толщине h плоского образца или плоского элемента конструкции. По Ирвииу при плоском напряженном состоянии d =Прп излом преимущественно прямой (разрушение происходит путем отрыва), при р > 1 излом преимущественно косой (разрушение происходит путем среза). Введем коэффициент о = KJK, . Если о <2, то в расчет вводится характеристика К,с, если о > 2, то расчет ведется по величине Кс, характерной для данной толщины плоской детали. В нашем случае параметр, р, оценивающий условия разрушения по тину прямого или косого излома, будет для продольного наиравления = 0,8, для поперечного Р = 0,2 (по средгшм значениям Кс). Поскольку это отношение меньше единицы, то разрушение происходит в условиях, близких к плоской деформации при объемном напряженном состоянии (по типу отрыва). В этих условиях конструкция чувствительна к трещинам. Коэффициент ао (показывающий иревышенпе коэффициента интенсивности напряжений при плоском напряженном состоянии над его значением при объемном растяжении) для продольного направления равен 1,33, для поперечного — 1,1. Поскольку о < 2, то расчет следует проводить по предельному коэффициенту а не по Кс. [c.290]

Ступеньки, образующие ручьистый узор, могут быть резко очерчены (см. рис. 17, 18,а), линии ручейкового узора расположены под разными углами. В этом случае разрушение более хрупкое, чем при формировании ступенек с плавным очертанием, имеющих извилистую траекторию. Так в стали ЗОХЗВА при температуре испытания на чувствительность к трещине —70°С на поверхности фасеток наблюдался первый вид ступенек (работа разрушения составляла ату=0,06 МДж/м ), а в стали 38ХМЮА (рис. 20) наблюдался второй вид ступенек (ату = = 0,19 МДж/м2). [c.41]

Причина повышенной чувствительности к трещине материала плавки А по сравнению с плавкой Б заключалась в наличии в нем крупных скоплений грубых включений, что подтвердилось микрофрактографическим исследованием на поверхности изломов образцов, вырезанных из разрушившейся детали и других деталей той же плавки, наблюдались колонии грубых включений, между которыми располагаются микроучастки малопластичного разрушения, в то время как на изломах образцов из деталей плавки Б такие скопления не наблюдались, микростроение излома пластичное, ямочное (рис. 88). Локальный рентгеноспектральный анализ показал существенную неоднородность распределения никеля, железа и кремния. При среднем содержании кремния 0,24% в отдельных зонах материала аварийной детали его содержание достигает 0,76%, в материале плавки Б максимальное значение содержания кремния составляло 0,37% Отрицательное влияние таких факторов, как наличие металлургических дефектов или концентраторов напряжений в виде забоин или рисок, особенно заметно проявляется при действии высоких рабочих напряжений. Так, в очаге усталостной трещины в детали из сплава Д1 был обнаружен дефект в виде шлакового включения (рис. 89, а). Микрофрактографический анализ показал большое количество интерметаллидов на поверхности излома в области очага разрушения (рис. 89,6). Развитие излома характеризовалось последовательным возникновением дополнительных очагов, также связанных со скоплениями включений. 116 [c.116]

Как правило, более прочные алюминиевые сплавы или углеродистые стали более чувствительны к трещине, чем менее прочные. Хрупкие разрушения ограничивают применение высокопрочных материалов, например деталей из хорошо известного хромансиля (ЗОХГСА), обработанного на высокую прочность (160—180 кгс1мм ). Разрушения такого типа связаны с явлением замедленного разрушения и накапливанием разрушения [Л. 31]. [c.155]

Они оказываются более универсальными, чем классические конструкционные стали. Из отечественных марок мартенситно стареющих сталей, сочетающих высокую прочность и исключительную надежность, можно назвать сталь марки BKG-210. Эта сталь, легированная никелем, кобальтом, молибденом при содержании углерода не больше 0,03%, имеет Ов 210 кПмм и в то же время не чувствительна к трещинам и другим механическим повреждениям. Например, при трещине длиной до 2,5 мм ее предел прочности сохраняется практически неизменным (90%). Разработка этой марки стали — крупнейшее достижение металловедения в области конструкционных материалов за последние годы. На ее основе осуществляются все дальнейшие изыскания в области высокопрочных сталей. Однако высокая стоимость и дефицитность легирующих компонентов налагают серьезные ограничения на применение мартенситно стареющих сталей. Ведутся поиски возможностей сокращения содержания кобальта и молибдена и замены их другими компонентами, способными дать столь же высокодисперсные и равномерно распределенные выделения упрочняющей интер-металлидной фазы, какие образуются в железокобальтоникелевом растворе. [c.201]

Стыковое сварное соединение цилиндра с цилиндром наиболее важно для труб парогенератора. Возникающие при этом дефекты представляют серьезную проблему из-за большого числа сварных швов в парогенераторе. Основными из них являются непровар, пористость и воздушные пузыри (рис. 7.5) [6]. Большинство обычно используемых материалов не подвержено трещинообразо-ванию, однако трещины могут возникнуть при сварке мартенсит-ных и стареющих аустенитных сталей. Некоторые стали, относительно редко применяемые в парогенераторах, особенно чувствительны к трещинам. В частности, образование трещин в зоне термического влияния очень трудно предотвратить в мартенсит-ной стали с 12% Сг, потому что объемные изменения связаны с мартенситным переходом. Никелевые стали также склонны к трещинообразованию как в сварном шве, так и в зоне термического влияния. Трещинобразование в сталях с 12% Сг можно предотвратить, используя их предварительный нагрев, а в никелевых сплавах — используя специальный присадочный металл, например проволоку 1псо А , и в обоих случаях можно свести к минимуму при ограничении тепловой мощности дуги и использовании высококачественных проволочных электродов или при применении пульсирующей дуги. Очень серьезная проблема при сварке труб парогенератора связана с наплавом, получающимся на внутренней стороне трубок. Обычно его пытаются удалить при протяжке, но этот способ не очень эффективен, особенно когда сварной шов находится в центральной части длинной трубы. Первоначально многие сварные узлы такого рода получали контактной стыковой сваркой, причем в критический момент в трубу под давлением подавали инертный газ, чтобы предотвратить натек металла внутрь. К сожалению, уловить четкую грань между образованием наплава и полным требуемым проплавлением в этом случае очень трудно, так как даже случайные колебания элект- [c.75]

Перегрев стали Н18К9М5Т при го-рячей пластической деформации или термической обработке повышает ев чувствительность к трещине (табл. 22), Для измельчения верна перегретой стали рекомендовано применение перед основной закалкой (820 С) трехкратной закалки на воздухе или в воде от 900—950 °С с выдержкой 1 ч. [c.33]

Рис. 18.8. Линии нулевого напряжения и предела текучести в зоне термического влияния сварного шва (а) линия предела текучести и зона существования плато нулевой пластичности у трещиностойкого сплава (б), то же у сплава, чувствительного к трещинам (в) линия предела текучести и зона провала к нулевой пластичности при средних температурах (г)

Для того чтобы иметь наиболее высокий удельный модуль упругости материала, требуется не только большая доля ковалентной связи в твердом состоянии, но одновременно низкая плотность. Промышленные металлы, такие, как алюминий, кобальт, медь, хром, железо, магний, никель и титан, имеют удельный модуль упругости в пределах 1,3—3,5 X 10 см. Органические полимеры имеют обычно гораздо меньшие величины удельного модуля. К сожалению, материалы с высоким удельным модулем, например бор и карбиды, не могут быть использованы для изготовления крупногабаритных инженерных конструкций. Более того, они очень хрупки, и поэтому очень чувствительны к трещинам и дефектам, что не позволяет их применить в крупных сечениях. Действительно, материалы с высоким удельным модулем не могут быть использованы, если одновременно не достигается высокая прочность инн<енерной конструкции. Необходимость сочетания прочности и вязкости при растягивающих нагрузках, [c.12]

Анизотропия, выявленная при ударных испытаниях образцов с надрезом или гладких, может существенно отличаться от анизотропии чувствительности к трещине. В работе [4, гл. I] исследовалась анизотропия удельной работы разрушения при ударном изгибе призматических образцов с трещиной глубиной 1,5 мм, полученной в результате усталостной перегрузки. Исследовались два легких сплава — алюминиевый (В-95) и магниевый (ВМ65-1). Оказалось, что удельная работа разрушения образцов с трещиной значительно ниже, чем образцов с надрезом, однако степень анизотропии в обоих случаях примерно одинакова. Наиболее целесообразным является расположение надреза (трещины) перпендикулярно плоскости деформации (прокатки, прессования). [c.224]

Громоздкость и сложность рентгеновской аппаратуры низкая чувствительность к трещинам недостаточная технологическая маневренность при просвечиваник в полевых условиях к в условиях монтажа конструкции относительно низкая производительность и более высокая стоимость контроля на внутренние дефекты по сравнению с ультразвуковым методом необходимость устройства защиты от рентгеновского излучения [c.82]

Возникновения усталостных треш ин можно избежать путем создания такой конструкции, во всех точках которой напряжения находились бы ниже определенного уровня. Однако снижение уровня напряжений приводит к увеличению веса конструкций. Кроме того, треш ины могут возникать не только от усталости, но и по другим причинам, например вследствие случайного повреждения, полученного при эксплуатации, или из-за дефектов материала. Поэтому в реальном конструировании допускают наличие некоторого количества небольших треш ин в конструкции в момент выпуска с завода. Большие из этих треш ин могут развиться в процессе эксплуатации. Испытания показали, что в некоторых условиях треш ина вызывает неожиданно большую потерю прочности конструкции. Цель анализа разрушения вследствие трещи-нообразования заключается в том, чтобы создать конструкцию, не обладающую опасной чувствительностью к трещинам, которые [c.424]

Реальная чувствительность определяется минимальными размерами реальных дефектов, которые могут быть обнаружены в сварных соединениях данного вида при выбранной настройке дефектоскопа. В силу различных отражающих свойств реальная чувствительность к трещинам будет отличаться от реальной чувствительности к включениям и т. д. Численное выражение реальной чувствительности определяется на основании статч,-стического анализа дефектов сварных соединений, прокоитроли-рованных ультразвуком и подвергшихся металлографическим испытаниям. I [c.82]

Трещины появляются и при быстром местном нагревании сплава в процессе резания, в особенности при наличии большого износа режущих поверхностей. Нельзя допускать большого износа (не выше 0,6—0,8 мм по задней поверхности), так как выводить трещины путем заточки весьма трудно. Титановольфрамокарбидные сплавы более чувствительны к трещинам, чем вольфрамокарбидные, причем с повышением процентного содержания титана склонность к трещинам резко возрастает. [c.51]

До последнего времени основное внимание уделялось докри-тическим (твердости, пределам упругости, текучести) или критическим механическим характеристикам (пределу прочности, характеризующему потерю пластической устойчивости образца). Из практических методов механических испытаний лишь немногие оценивают закритическое поведение, например испытания на чувствительность к трещине (см. гл. 18), а также анализ изломов. [c.72]

Образцом с трещиной может считаться всякое тело в заключительной стадии разрушения. Поэтому наряду с испытаниями образцов с исходными трещинами почти всякое механическое испытание до разрушения гладкого или надрезанного образца в той или иной мере включает в себя оценку чувствительности к трещине. Интенсивное изучение в последние годы как математическими, так и экспериментальными методами процесса разрушения и влияния трещин на механические свойства материалов объясняется большим практическим значением этого вопроса. Основные данные и закономерности поведения образцов с трещиной получены при растяжении, изгибе или сочетании растяжения с изгибом, осуществляемом главным образом при внецентренном растяжении, в которое обычно переходит и исходное осевое растяжение ввиду несимметричного развития трещины.. Кручение и сжатие образцов с трещинами изучалось гораздо меньше (см., например [21, с. 141]). Наличие трещины сильнее, чем надрез, локализует деформацию и разрушение, при этом резко увеличивается локальное энергоснабжение. Поэтому материалы, особенно высокопрочные, с недостаточной способностью к местному энергопоглощению часто оказываются чувствительными к трещине. При этом наличие трещины резко снижает не только пластичность, но и прочность (рис. 18.11). Естествен- [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...