Механизмы зарождения трещин

Важным вопросом является зарождение и рост трещин, являющихся причиной хрупкого разрушения. Трещины могут возникать в процессе получения твердого тела и особенно при его механической обработке. Существует несколько возможных механизмов зарождения трещин при приложении к твердому телу механического напряжения. [c.139]

Положительное влияние гидростатического давления на пластичность металлов и сплавов, а также дислокационные механизмы зарождения трещин под давлением были рассмотрены в гл. ХП. Было отмечено, что положительный эффект давления заключается в уменьшении растягивающих напряжений, приводящих к образованию трещин, и критического напряжения распространения трещин. [c.518]

Модель механизма зарождения трещины в композиции основной металл — покрытие при циклическом нагружении предложена в работах [И, 50]. Схема (рис. 3.4) основана на предположении, что покрытие блокирует дислокации в поверхностном слое основного металла и стесняет развитие пластической деформации. При нагружении источник дислокаций 3 начинает функционировать, испуская дислокации. Граница покрытие — основной металл блокирует дислокации, создавая локальные повышения их плотности. В микрообъеме, непосредственно прилегающем к границе, образуется плоское скопление краевых дислокаций, причем они могут находиться на столь близком расстоянии друг от друга, что их экстраплоскости сливаются, вызывая появление растягивающих напряжений Оц. Если покрытие достаточно хрупкое, то растягивающие напряжения приводят к возникновению в покрытии микротрещин, распространяющихся в основной металл. [c.30]

Имеется много различных дислокационных механизмов образования зародышевых трещин [8—13]. Зарождение трещины скола при негомогенной пластической деформации в металлах объясняется тем, что у конца задержанной полосы скольжения возникает большая концентрация сдвиговых напряжений, по величине превышающая силы межатомной связи материала. Поэтому возникает трещина сдвига. Необходимое напряжение достигается блокированием дислокаций у барьеров, которыми могут служить границы зерен в поликристаллах или частицы твердой второй фазы в загрязненных металлах. В зависимости от кристаллической структуры материала возможны и другие механизмы зарождения трещины (рис. 3). Общим для всех механизмов зарождения трещин является то, что этот процесс — следствие пластической деформации. [c.23]

Согласно [146], источником зарождения трещин при отслаивании являются пустоты, образующиеся на поверхности раздела твердого включения и матрицы. Так же как и другие механизмы зарождения трещин, этот механизм применительно к трению сколь- [c.93]

На основании дислокационного механизма зарождения трещин были разработаны различные модели разрушения материалов при пластической деформации при этом причинами разрушения могут быть 1) скопление (нагромождение) дислокаций в отдельных плоскостях скольжения 2) взаимодействие дислокаций, движущихся в пересекающихся системах скольжения 3) взаимодействие дефектов кристаллической решетки (безбарьерная модель) 4) разрыв и частичное смещение дислокационных стенок 5) взаимодействие упругих полей напряжений, образованных дислокациями. [c.15]

Хрупкое разрушение. С позиций дислокационной теории кристаллических твердых тел предложено несколько различных механизмов зарождения трещин [67]. Трещины могут возникать [c.37]

Разрыхление металла вдоль полос скольжения Вуд объясняет осаждением вакансий в этих областях [128]. Однако он полагает, что вакансионный механизм зарождения трещин наиболее вероятен в условиях действия малых амплитуд напряжений, приводящих к тонкому скольжению. При больших амплитудах напряжений, когда наблюдается грубое скольжение, разрушение подобно статическому. [c.43]

Компоненты коррозионной среды снижают напряжения начала течения металла, что должно приводить к уменьшению предела выносливости без изменения механизма зарождения трещины в области максимальных трехосных растягивающих напряжений. [c.18]

Разрушение может быть хрупким (в металлах — квазихрупким) и (или) вязким. Механизм зарождения трещин одинаков как при хрупком, так и при вязком разрушении. Возникновение микротрещин чаще происходит благодаря скоплению движущихся дислокаций (пластической деформации) перед препятствием (границами зерен, межфазными границами, перед всевозможными включениями и т. д.). [c.77]

Для описания механизма зарождения трещин при низких в средних температурах предложен ряд дислокационных моделей,, основные из них рассмотрены в обзорах [87, 373]. В некоторых случаях дислокационные модели могут быть применены для объяснения зарождения трещин и при высоких температурах [398, 399]. [c.399]

Многочисленные дислокационные модели, описывающие механизм зарождения трещин, основаны на представлении о не- [c.402]

Трещины, возникающие в локальной пластической зоне перед концентратором напряжений, формируются не на границе пластической зоны, а на некотором расстоянии позади нее, где пластические деформации достаточны для образования зародыша трещины. Одним из главных достоинств модели нагруженных волокон, в противоположность модели простого роста трещины, контролируемого растягивающими напряжениями, оказалась возможность зарождения трещины позади этой границы при низкотемпературных испытаниях образцов с V-образным надрезом с углом 45°. Однако анализ распределения напряжений в таких пластических зонах с помощью метода конечных элементов [9] показал, что максимум растягивающих напряжений лежит на довольно значительном расстоянии позади границы (см. гл. Ill, раздел 18), так что фактически эти наблюдения не дают ответа на вопрос о предпочтительных механизмах зарождения трещин. [c.186]

Механизм зарождения трещин в монокристалле можно представить следующим образом (рис. 74). На участке AB имеется группа полос (линий) скольжения. В точках 1—6 возникает наибольшая концентрация напряжений а. Следовательно, при действии растя-116 [c.116]

При малоцикловой усталости основным фактором наличия перегиба у кривой ограниченной долговечности может быть структурное состояние материала и механизм зарождения трещин, как это было продемонстрировано в работе [10] (см. рис. 1.10), а также наличие возможных структурных и фазовых изменений в процессе циклического деформирования. [c.27]

РИС. 15.18. Механизмы зарождения трещины на стыке трех зерен. [c.265]

В связи с этим теория дислокаций предложила ряд механизмов зарождения трещин, вызываемого высокими внутренними напряжениями от дислокационных конфигураций, возникающих в ходе пластической деформации, предшествующей разрушению [3, 16, 17]. [c.467]

Оба типа разрушения — вязкое и хрупкое — включают в себя две стадии 1) зарождение зародышевой трещины и 2) ее распространение. По механизму зарождения трещин хрупкое и вязкое разрушение принципиально не различаются. Качественное различие между ними связано со скоростью распространения трещины. При хрупком разрушении эта скорость очень велика — ока достигает 0,4—0,5 скорости распространения звука в материале образца. В случае же вязкого разрушения трещина распространяется с относительно малой скоростью, соизмеримой со скоростью деформации образца. [c.73]

МЕХАНИЗМЫ ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИН [c.74]

Как уже отмечалось, атомный механизм зарождения трещин качественно одинаков при хрупком и вязком разрушении. Современная трактовка этого механизма исходит из того, что зарождению трещины всегда предшествует какая-то пластическая деформация, т. е. движение дислокаций. [c.74]

Зарождение трещин в листовых образцах с надрезом, заканчивающимся усталостной трещиной, при испытаниях на консольный изгиб было изучено А. В. Мальковым. При изучении слоев, лежащих чуть ниже поверхности излома в районе вязкого роста трещин, им было обнаружено три механизма зарождения трещин [c.443]

Существует ряд моделей дислокационного механизма зарождения трещины (рис. 39). Согласно общей модели Зинера, краевые дислокации движутся по плоскости скольжения к препятствию, например к границе зерна, двойника, межфазной границе и т. д. Если при подходе они не могут одолеть этот непрозрачный барьер, то образуется нагромождение дислокаций и в этом месте возникает концентрация напряжений. При этом напряжение в локальной зоне может во много раз превысить приложенное напряжение. После того, как напряжения превзойдут силы межатомной связи материала, возникает микротрещина. [c.75]

Механизмом зарождения трещины по Петчу [81] является слияние дислокаций в скоплениях дислокаций перед поверхностью раздела или на пересечении плоскостей скольжений вблизи поверхности раздела. В соответствии с анализом Петча, критическое напряжение может быть выражено как [c.133]

Переменные напряжения совсем не вызывают усиления общей коррозии. Ускоренное разрушение деталей происходит в результате появления сетки микроскопических трещин, переходящих в крупную трещину коррозионной усталости, механизм зарождения и развития которой сходен с таковым при коррозионном растрескивании, но приходится только на периоды растягивающих напряжений (рис. 236). Трещины коррозионной усталости могут быть как транскристаллитного, так и межкристаллитного типа. [c.337]

К специфическим механизмам зарождения трещин в условиях усталости можно отнести механизм зарождения трещин, связанный с образованием концентраторов напряжений на поверхности из-за явлений. экструзий и интрузий за счет локализованного скольжения в условиях знакопеременного нагружения (рис. 27), а также другие механизмы зарождения трещин, учитывающие повторное ь нагрузки (включая знакопеременность) в условиях усталости И преимущественное течение приповерхностных слоев металла в периоде зарождения трещин. В сталях с гетерогенной структурой (в частности, у перлитных сталей) могут существовать два независимых субмикроскониче- [c.42]

В технических сплавах, содержащих хрупкие частицы, механизм зарождения трещин носит в большинстве случаев даслока-ционную природу. Образовавшиеся при деформировании дислокации движутся в теле металла, скапливаясь у препятствий (например, у неметгшлических включений). В скоплениях дислокаций й зарождаются трещины. Далы ейший рост трещин также имеет дислокационную природу. Дислокации, выходящие на поверхность металла вследствие его деформирования, способствуют возникновению учасжов, в которых атомы покидают решетку с меньШей затратой энергии. [c.12]

Принято, что гальванические локрытия ухудшают сопротивление механической усталости при нормальных температурах. Однако при термической усталости действует иной механизм зарождения трещин. Примеры структур ) поверхностного слон образцов с покрытием из никеля и никеля-вольфрама после термической усталости приведены на рис. 101. Видно, что никель покрытия хорошо сцепляется с подложкой и трещины зарождаются от поверхности внутрь покрытия. В случае же покрытия из никеля—вольфрама под ним происходит интенсивное развитие трещин, которое становится очевидным в конечной фазе процесса. Анализ поверхностного слоя с помощью флуоресцентного рентгеновского метода на установке WRA-2, показал, что диффузия никеля, хрома и вольфрама достигала глубины 100-200 мкм при толщине покрытия в пределах 20-30 мкм. Интенсивное уменьшение концентрации этих элементов наблюдалось до глубины 50-80 мкм. Содержание остальных элемен- [c.119]

Применение алиТирования методом погружения в жидкий алюминий, а также покрытие поверхности AI2O3, смешанным с жидким металлом, оказывает положительное влияние на сопротивление термической усталости — снижение интенсивности образования сетки поверхностных трещин. Тщательного анализа требуют механизмы зарождения трещин в сталях, легированных ниобием и ванадием, а также молибденом (до 2 % ). Сопротивление термической усталости этих сталей повышается на 100-250 % по сравнению с нелегированной сталью 20Х2М. [c.121]

В литературе приводятся следующие возможные механизмы зарождения трещин в металлах [145, 148] 1) возникновение больших растягивающих напряжений в результате скопления дислокаций, образующихся у препятствий 2) образование скоплений дислокаций, расположенных ёдоль полос скольжения в параллельных плоскостях 3) коагуляци1п вакансий 4) возникновение экструзий и интрузий (выдавливания тонких лепестков металла толщиной менее 1 мкм) в полосах скольжения 5) концентрация в локальных объемах удельной энергии упругой деформации до предельного значения, равного скрытой теплоте плавления. [c.137]

По-видимому, механизм зарождения трещины при низких лвре менных нагрузках представляет собой интенсификацию одной полосы скольжения в зернах, благоприятно ориентированных по отношению к максимальному напряжению сдвига. Деформация в основном ограничивается свободной поверхностью. Происходят возник [c.140]

Описанный выше механизм зарождения трещин, инициировайНых скольжением может действовать во многих системах, однако часто вместо него действуют другие механизмы, если имеются более благоприятные места для образования трещин. В литературе приведено много примеров, подтверждающих. эта положение [168- 171]. Так, в работе [164] показано, что зарождение микротрещин происходило при отсутствии или незначительной деформации сдвига (см. рис. 46). [c.142]

Точно так же как и для точечной коррозии, мы до сих пор не имеем теории, которая удовлетворительным образом объясняла бы всю совокупность фактов, относящихся к коррозии в условиях механических напряжений. Считается, что в данном случае мы имеем дело с электр0хим1ическим процессом, однако трудность заключается опять-таки в объяснении механизма зарождения трещин. В действительности, по- идимому, оказывается, что коррозия при механических напряжениях возникает лишь в таких средах, которые сами по себе оказывают лишь исключительно слабое коррозионное действие, почти неощутимое, но локализованное, не сопровождающееся общей поверхностной коррозией. Эта локализованная коррозия может быть интенсивной на очень узком участке — порядка расстояний между атомами. Следовательно, необходимым условием для развития коррозии при механических напряжениях является наличие чувствительности к избирательной локализованной коррозии (Харвуд [22]). [c.170]

В условиях циклического деформирования могут наблюдаться те же механизмы зарождения трещин, которые свойственны и другим видам нагружения механизм слияния дислокаций, механизм заторможенного сдвига, механизм вскрытия полосы скольжения, механизм Коттрелла, зарождение микротрещин на пересечении полос скольжения, образование субмик- [c.98]

Существуют также другие механизмы зарождения трещин, учитывающие повторность нагрузки (а также знакоперемен-ность) в условиях усталости и преимущественное течение приповерхностных слоев металла в периоде зарождения трещин. В сталях с гетерогенной структурой (в частности у перлитных сталей) могут существовать два независимых субмикроскопических источника разрушения либо зеренный (зарождение субмикротрещин на границе перлитных зерен), либо цементитный (инициирование субмикротрещин в срезах цементитных пластин). Чаще всего субмикроскопические уста[лостные трещины зарождаются в приповерхностных слоях металла глубиной Порядка размера зерна. [c.100]

Образование трещин при скольжении дислокаций по искривленным плоскостям (механизм Инденбома). Важный механизм зарождения трещин в пластически деформированных кристаллических телах предложил В. Л. Инденбом [17], который заметил, что для скольжения дислокации по изогнутой плоскости необходимо оставлять вдоль пути скольжения краевые дислокации с вектором Бюргерса, нормальным к поверхности скольжения (рис. 13.46). Передвижение п краевых дислокаций [c.469]

Биверс обнаружил, что усталостные трещины могут раскрываться или вдоль поверхности раздела двойник — матрица в месте пересечения двойника с поверхностью образца, или зарождаться в отдельных точках двойниковой плоскости. Второй механизм зарождения трещин может реализоваться или в зернах у поверхности образца, или внутри образца в областях, пластическая деформация которых ограничена окружающим материалом. Зародившаяся трещина распространяется преимущественно вдоль поврежденных при усталостных нагрузках двойников типа 1121 . [c.469]

На основании приведенных соображений, Мотт и Стро [209—213] предположили, что в районе головы скопления, там, где наиболее высок уровень концентрации растягивающих напряжений, может возникнуть трещина (рис. 90, б) если при этом все п дислокаций скопления вольются в раскрывшуюся трещину, то ее длина составит с га Сг6 8я(1 — [х)0. гПодставляя в это выражение значение п — [x)st/G6 для максимального числа дислокаций, способных накопиться на интервале S, получаем сгь [я(1 —[х)/8]-(T sVGa), т. е. тот же результат, что и в случае приведенного нами выше упрощенного макроскопического подхода к решению задачи о незавершенном сдвиге. Модель Мотта — Стро далеко не исчерпывает, очевидно, всех возможных механизмов зарождения трещин в частности, она не может быть, по-видимому, непосредственно приложена к монокристаллам, поскольку рассматривает торможение дислокаций единственным прочным препятствием (в поликристалле таким препятствием может служить граница зерна). Тем не менее эта модель позволяет понять главные черты процесса — роль микронеоднородностей пластической деформации и связанных с ними концентраций напряжения. [c.176]

В обзоре В. Л. Инденбома и А. Н. Орлова [331, например, сказано В теории дислокаций рассмотрен ряд атомных механизмов зарождения трещин, представляющих по существу конкретизацию общей идеи А. В. Степанова о возникновении очагов разрушения вследствие неоднородного протекания пластической деформации . В обзоре Гилмана [39] сказано, ссылаясь только на одну работу Степанов был первым, кто понял, что пластическая деформация может вызывать зарождение трещин в ионных кристаллах Его выводы были отчетливо подтверждены недавними работами и т. п. [c.10]

Модели Коттрелла, Орована, Фриделя [64—66] и других авторов, основанные на анализе явлений при пересечении дислокаций или при разрезании дислокационной сетки полосой скольжения, для рассматриваемого нами случая вряд ли пригодны, так как в металлах с гексагональной решеткой пересекающиеся системы скольжения при низкой температуре отсутствуют. Весьма медленное развитие процесса деформации при испытании сплавов титана на замедленное разрушение вновь позволяет сделать предположение о возможной существенной роли избыточных вакансий в механизме зарождения трещин. При этом в качестве основного источника вакансий считают само скольжение, в процессе которого вакансии образуются при [c.46]

Анализ известных дислокационных механизмов образования микротрещин [4, 25, 170, 247] показывает, что существует некоторая минимальная величина устойчивой зародышевой трещины Imin. Очевидно, что зарождение микротрещины большей, чем Imin, длины мало вероятно, так как в этом случае требуемый уровень нагруженности материала будет превышать нагружен-ность, необходимую для зарождения трещины минимальной длины. Иными словами, микротрещина длиной 1тш зародится на более ранних этапах нагружения, чем будут реализованы условия зарождения микротрещины большего размера. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...