Влияние надрезов и состояния поверхности

Изучение поведения материалов при нерегулярных режимах переменного нагружения, установление влияния перегрузок, перерывов нагружения и т. п. являются одними из важнейших задач практических испытаний конструкционных материалов. Влияние масштабного фактора приближенно оценивают с помощью установленного уменьшения пределов выносливости при увеличении размеров образца чувствительность к надрезу и состоянию поверхности, как правило, возрастает с увеличением размеров образца. Наконец, важное значение при оценке материала имеет число перемен нагрузки (число циклов), которые должен выдерживать материал в течение всего периода эксплуатации. [c.332]

Все сказанное относилось к испытанию гладкого полированного образца. Поведение изделий, изготовленных из тех материалов, которые чувствительны к концентрации, отличается от поведения образца. На их вибрационную прочность оказывают большое влияние не только такие концентраторы, как надрезы, входящие углы и т. д., но также в большой мере шероховатость и вообще состояние поверхности. Кроме того, оказывается, что прочность крупных изделий отличается от прочности подобных по форме, но более мелких, так как они имеют разное отношение поверхности и площади поперечного сечения, о связано с тем, что поверхностный слой получается упрочненным в результате действия технологических операций. Поэтому мелкие изделия оказываются относительно прочнее крупных. Это обстоятельство учитывают введением так называемого масштабного фактора е . [c.174]

Теми же причинами, наряду с влиянием жесткости напряженного состояния [7, 8], объясняется наличие на поверхности разрушения испытанных образцов характерных областей разрывов металла, представляющих собой трещины небольшой глубины, перпендикулярные к плоскости распространения трещины и лежащие в плоскости прокатки. Такие разрывы, расположенные по фронту надреза, или трещины в виде гребней наиболее часто встречаются при испытаниях сталей, подвергнутых специальным режимам прокатки [9, 10]. [c.91]

Водород может поступать в металл не только путем физической адсорбции молекулярного водорода на поверхности металла, но и путем осаждения атомарного водорода Н+, который в чистом виде или связанный с нейтральными молекулами содержится, например, в растворах электролитов и воде. Кроме того, водород может выделяться при химических и электрохимических реакциях, происходящих на поверхности металла. Наиболее благоприятные условия для протекания процессов поглощения водорода имеются в конце трещины, на малом участке поверхности свежего металла, не покрытого защитной окисной пленкой. Поэтому влияние влаги и водорода наиболее существенно в процессе докритического роста трещины инкубационным период весьма существенно зависит от состояния поверхности гладкого образца, а при наличии надреза — от его остроты. [c.367]

Микромеханизм развития усталостного разрушения изучен слабо, несмотря на то, что усталости материалов посвящено большое количество исследований, проведенных в разных странах. Нет оснований считать, что этот механизм принципиально отличается от механизма развития пластической деформации и разрушения при статических или квазистатических условиях, хотя усталостное разрушение наступает при макронапряжениях, недостаточных для статического разрушения. Когда говорят о влияниях на усталость качества поверхности, надрезов, царапин, внутренних пороков, когда в ряде случаев вопрос об усталости материала заменяется вопросом об усталости тела, изготовленного определенным образом из этого материала, то надо иметь в виду, что детальный анализ напряженного состояния в окрестности различных изъянов и в испытуемом теле в целом дал бы возможность составить единую картину возникновения и развития усталостных разрушений в разных условиях в виде определенных критериев, включающих характеристики напряженного и деформированного состояний. [c.310]

Для оценки влияния остаточных напряжений на характеристики материала при неравномерном напряженном состоянии (изгиб, кручение, растяжение образцов с надрезом и т. д.) рассмотрим напряжения во вращающемся диске (рис. 8.18). Пусть остаточные напряжения распределяются, как показано на рис. 8.18, а. В этом случае угловая скорость, при которой на наружной поверхности начнется пластическая деформация (рис. 8.18,6 и д). будет больше, чем в случае распределения остаточных напряжений по схеме (рис. 8.18, г). Величина предельной угловой скорости для пластичного материала зависит только от свойств материала и не зависит от первоначальной эпюры остаточных напряжений. Характер эпюры остаточных напряжений, образовавшихся в результате неравномерной пластической деформации диска при вращении, не зависит практически от исходной эпюры (рис. 8.18, в и е). [c.295]

Наиболее изучено влияние надрезов при осевом растяжении, в этом случае решающее значение имеет неравномерность распределения продольных напряжений, так как именно эти напряжения имеют максимальное значение на поверхности образца у вершины надреза объемное же напряженное состояние, создающееся во внутренней зоне образца, при начинающемся на поверхности хрупком разрушении, по-видимому, не влияет. Поэтому для хрупких материалов, практически переходящих из упругой области непосредственно к разрушению, должно всегда наблюдаться понижение прочности по сравнению с прочностью гладких образцов того же сечения по величине соответствующее теоретическому коэффициенту концентрации. Опыты по разрыву бакелита дали хорошее совпадение коэффициента концентрации, вычисленного и определенного оптическим методом. Что же касается пластичных материалов, то у них наблюдается измене- [c.107]

Влияние состояния поверхности надрезов и формы деталей. [c.147]

Небольшие надрезы и царапины на поверхности не оказывают влияния на распространение трещины хрупкого разрушения, так как у поверхности детали хрупкое разрушение обычно переходит в вязкое. Внутренние дефекты материала оказывают более значительное влияние на путь распространения трещины. Так, напри.мер, трещина хрупкого разрушения может отклоняться в сторону группы дефектов при условии достаточно значительного влияния этих дефектов на напряженное состояние в детали. Значительное сосредоточение дефектов, пор, включений, трещин и т. д. оказывает большее влияние, чем абсолютная величина изолированного дефекта. [c.396]

Отмеченные факторы — объемность напряженного состояния вблизи надреза и высокие градиенты напряжений у поверхности надреза — не отражают влияния природы самого материала, его химического состава, структуры и пр. на чувствительность. Основной характеристикой материала, определяющей его чувствительность к концентратору, является циклическая вязкость. Как отмечалось выше, она способствует гашению пика напряжений в надрезе, т. е. уменьшению чувствительности металла к концентрации напряжений [13, 14, 17, 32, 33]. [c.119]

Влияние состояния поверхности надреза. По исследованиям Шевандина [26] чистота механической обработки не влияет на ударную вязкость малоуглеродистой стали результаты других работ [7], а также практика показывают, что ударная вязкость конструкционной стали зависит от чистоты поверхности надреза. Образцы из легированной конструкционной стали с просверленными надрезами дали более высокие Значения чем с фрезерованными, что следует объяснить появлением опасных царапин вдоль надреза при фрезеровании и безопасных — поперёк надреза при сверлении. Надрез должен производиться после термической обработки, так как иначе значения [c.38]

Чтобы улучшить свойства железоникелевых суперсплавов, к ним целенаправленно добавляют ряд других, вполне определенных элементов. Весьма важным легирующим элементом является В его вводят в количестве 0,003-0,030 %, чтобы улучшить характеристики длительной прочности и горячую деформируемость [14]. По тем же соображениям, а также в качестве карбидообразующей добавки, вводят Zr. Исследования [15] показывают, что влияние В и Zr связано с изменением энергии поверхностей раздела, способствующим коалес-ценции и сфероидизации выделений второй фазы по границам зерен. Если зернограничные частицы этой фазы компактны и имеют округлую, сфероидизированную форму, сплав обладает пластичностью, в отличие от состояния повышенной чувствительности к надрезу, связанной с непрерывными пленочными зернограничными выделениями. Было показано [16], что В тормозит переход метастабильной у -фазы в т)-фазу, так как замедляет зарождение выделений по границам зерен. [c.218]

Состояние поверхности. Глубина микронеровностей после механической обработки существенно влияет на циклическую прочность конструкционных элементов. Риски и надрезы, являющиеся следами механической обработки, особенно опасны в том случае, когда их направление перпендикулярно к направлению главного растягивающего напряжения. Характерно, чгго влияние микронеровно-сгей более существенно для высокопрочных материалов. [c.293]

При реализации механизма замедленного разрушения поверхность разрушения приобретает межкристаллитное строение. Отчетливо выявляется характерная огранка поверхности разрушения (рис. 5.68), возникающая при распространении хрупких трещин по границам кристаллитов. Часто видны трещины уходящие в глубь металла. Такая же картина разрушения выявлена при изучении влияния водорода и приложенного напряжения на высокопрочную (а 2 = 1200 МПа) сталь 38ХНЗМФА в закаленно-отпущенном состоянии [187]. Испытания на замедленное разрушение проводили при комнатной температуре, нагружая стандартные призматические с острым надрезом (угол раскрытия 45°, радиус основания надреза р = 0,22 мм, наведенная усталостная трещина) образцы с постоянно действующим изгибающим моментом (по схеме чистого изгиба). Источником водорода служил [c.297]

Основная цель боковых надрезов — это устранение чрезмерного влияния поверхностей. Простое объяснение их влияния состоит в следующем повышение напряжений у верщины боковых надрезов увеличивает К в этой области, а трехос-ность напряженного состояния, возникающая в результате наличия боковых надрезов, может привести к локальному снижению сопротивления разрушению. При соответствующей конфигурации боковых надрезов материал у поверхности может разрушаться почти с той же легкостью, как и в центральной части образца. Слово легкость здесь не имеет точного определения тем не менее имеется возможность оценить эффективность боковых надрезов посредством исследования формы фронта остановившейся трещины. [c.213]

При испытаниях хрупкое разрушение пластинок из органического стекла начиналось у дна неглубокого надреза под влиянием удара по клину, введенному в надрез. Образцы во всех случаях представляли собой пластиикп толщиной 12 мм, и поэто.му трещина пересекала все сечение образца без заметного влияния различия напряженного состояния посередине толщины и на поверхности. Энергия, необходимая для образования трещины, составляла 8—12 кГсм. Для получения местных остаточных напряжений пластипку зажимали между зажимами диаметром 10 мм, причем эту операцию выполняли непосредственно перед экспериментом, во избежание заметной релаксации напряжения. Удельное давление на поверхность пластинки между зажимами составляло 60 кГ/см . [c.397]

Необходимо также помнить и о влиянии поверхностного слоя. В большинстве случаев термическая усталость приводит к образованию трещин, начинающихся в поверхностном слое материала. Большое значение здесь имеет как шероховатость самой поверхности. Так и технологический процесс, формирующий окончательный вид детали. При коррозионном воздействии среды надйе. надрезов, оставшихся после механической обработки, образуются зародыши трещин. Исследования, касающиеся создания благоприятного состояния внутренних напряжений в поверхностном слое, например, с помощью обкатки, не подтвердили их положительного влияния из-за процессов возврата и рекристаллизации структуры. Более целесообразным кажется применение термомеханической обработки, которая существенно изменяет прочностные показатели. Повышение сопротивления термической усталости было достигнуто путем введения в поверхностный слой хрома с помощью диффузионного хромирования [111, 121] или нитроцианирования [121]. Продолжаются,, работы по внедрению других легирующих элементов в поверхностный слой, например бора. [c.88]

Помимо температуры испытаний, на распространение треи],и11ы н характер поверхности излома ферритно-перлитной стали оказывает влияние также скорость увеличения напряжения вплоть до достижения предельного состояния. При увеличении скорости нагружения получается хрупкий излом, степень пластической деформации в окрестностях поверхности излома уменьшается, и микротрещины в зернах феррита распространяются менее сложным образом. Результаты испытаний показывают, что переход от вязкого излома к хрупкому определяется совместным влиянием температуры испытаний, скорости нагружения и наличия дефектов решетки, играющих роль внутренних надрезов. [c.23]

Не менее суш,ественно влияние концентрации напряжений на измеряемое значение прочности при статических испытаниях. Наличие сравнительно небольших источников концентрации напряжений (треш,ин, царапин на поверхности, надрезов, резких переходов и изменения конструктивных форм образца) приводит к заметному уменьшению прочности исследуемых материалов в направлении армирования. Для кольцевых образцов наличие концентратов напряжений (трещин, надрезов) на внутренней или наружной поверхностях может привести к специфическому виду разрушения — размотке (подробнее об этом см. [39, с. 152 92 105, с. 242]). Вот почему предъявляются столь высокие требования к состоянию наружной поверхности образцов для испытания и к их конструкции (особенно в Д1есте перехода от рабочей части образца к опорной). [c.41]

Однако в Случае хрупкого материала, как, например, стекло, высокая концентрация напряжений сохраняется до момента разрушения. Это оказывает существенно ослабляющее влияние на прочность, что подтверждается уменьшением предела прочности брусков из хрупких материалов с любыми надрезами. Интересно отметить, что очень тонкие царапины на поверхности образца, изготовленного из стекла,, не. вызывают уменьшения прочности, хотя на дне царапины должна быть весьма большая концентрация напряжений ). Для объяснения этого явления предполагают, что обыкновенное стекло в своем естественном состоянии имеет множество внутренних микроскопических трещин, и немного дополнйтел]ьных трещин на поверхности не изменяет прочности образца. [c.257]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...