Основные условия образования хрупкого разрушения

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.269]

При статических нагрузках. Нередко разрушения происходили при относительно невысоких напряжениях, значительно меньших не только предела текучести, но и допустимых величин. Причинами образования хрупких разрушений занимались отечественные и зарубежные научно-исследовательские организации. В большинстве случаев полагают, что условием образования хрупких разрушений в сварных конструкциях является сочетание трех основных факторов. [c.137]

При сжатии образцов хрупких материалов разрушение происходит в основном по наклонным площадкам (рис. 41) и сопровождается образованием и развитием трещин. Разрушение происходит путем сдвига по этим поверхностям, при этом обнаруживается большая пластическая деформация по сравнению с испытанием на растяжение. Поскольку происходит сдвиг, то можно было бы заключить, что в условиях сжатия хрупкие материалы разрушаются вязким образом. На самом деле разрушение хрупкое, поскольку трещины могут распространяться и в поле сдвига без существен- [c.64]

При наличии таких прослоек возможны хрупкие разрушения (образование трещин, отслаивание слоя от основного металла) еще при изготовлении изделия. В результате часто приходится отказываться от выполнения наплавки одним составом наплавляемого материала (обеспечивающего требуемые свойства поверхности), и применять усложненную технологию - предварительно наплавлять подслой, т.е. промежуточный слой из другого наплавочного материала, который может обеспечить надежные свойства в зоне сплавления с основным материалом детали, а затем тот материал, который требуется на поверхности наплавленной детали по условиям ее надежной эксплуатации. [c.526]

Основными причинами повреждения барабанов котлов являются высокие номинальные и местные (а = 2-3,5) циклические напряжения от запусков и остановов котлов накопление циклических повреждений от термических напряжений, связанных с пульсациями тепловых потоков и регулированием мощности повышенные остаточные напряжения в зонах приварки труб наличие исходных дефектов как в основном металле, так и в сварных соединениях накопление повреждений от коррозии и деформационного старения. Хрупкое разрушение барабанов паровых котлов может происходить в процессе гидро-испытаний при напряжениях Ниже предела текучести после заварки обнаруженных трещин. Для анализа прочности барабанов котлов в эксплуатации были осуществлены обширные исследования напряжений, деформаций и температур в программных и аварийных режимах, которые выявили условия образования местных упругопластических деформаций, превышающих предельные упругие в 1,5-2 раза. При испытаниях лабораторных образцов, вырезанных из серединных слоев поврежденных барабанов котлов было обнаружено незначительное (до 10%) уменьшение характеристик механических свойств предела текучести, предела прочности и относительного сужения. Было установлено, что наличие окисных пленок существенно (до 40%) снижает сопротивление циклическому разрушению. [c.74]

Повышение характеристик трещиностойкости обусловлено изменением напряженно-деформированного состояния и условий деформирования в вершине трещины при подходе ее к более прочной и вязкой наплавке. Образование расслоений по границе сплавления, увеличение радиуса кончика магистральной трещины и снижение жесткости напряженного состояния в ее вершине способствуют возрастанию пластических деформаций во вставке и повышению энергетических затрат на разрушение. Понижение температуры испытаний до 213 К не привело к сушественным изменениям характеристик трещиностойкости при расположении трещины на границе раздела и в зоне вязкой наплавки, но уменьшило трещиностойкость в 1,3...3,4 раза при расположении ее в основном металле, что объясняется его хрупким разрушением при данной температуре. [c.133]

Под действием переменных напряжений в деталях механизмов и металлоконструкций ПТМ происходит постепенное накопление повреждений. Этот процесс называется усталостью, а способность деталей сопротивляться усталости — циклической прочностью или выносливостью. В начальной стадии накопления циклических повреждений происходят пластические деформации отдельных кристаллов, из которых состоит металл. Эти пластические деформации вызывают перераспределение напряжений, и на поверхности ряда кристаллов возникают линии сдвига. Пластическое деформирование сопровождается упрочнением отдельных зон кристаллов и одновременно разрыхлением структуры в области внутрикристаллических дефектов. Под действием переменных напряжений, превышающих определенный уровень, начинают образовываться из линий сдвига микротрещины. Развиваясь, микротрещины переходят в макротрещины. Последние приводят к уменьшению прочностного сечения детали, и после того как размер трещины достигает предельного значения, наступает хрупкое разрушение детали. Таким образом, процесс усталостного разрушения можно разделить на две стадии [27]. Первая стадия — до начала образования макротрещины, вторая — от момента ее образования до разрушения детали. В настоящее время еще нет достаточно апробированных общих оценок закономерностей распространения трещин в деталях ПТМ сложной конфигурации. В связи с этим расчеты циклической прочности как до образования макротрещин, так и до полного разрушения носят идентичный характер [20]. Известно, что пределы выносливости, определенные по условию образования трещины и по условию оконча тельного разрушения, совпадают при коэффициентах концентрации аа < 2 -Ь 3. При высоких коэффициентах концентрации количество циклов, при которых происходит развитие макротрещины с момента ее образования до разрушения сечения, составляет 70—80 % от общего ресурса детали. Развитие усталостной трещины происходит в результате циклических деформаций в области вершины трещины. Установлено, что в общем случае распространение макротрещины от появления до полного разрушения детали можно разделить на три этапа [27], Первый этап характеризуется малой скоростью распространения трещины вдоль полос скольжения. На втором (основном) этапе трещина растет с примерно постоянной скоростью. На третьем этапе, когда трещина имеет уже большие размеры, скорость роста увеличивается и происходит мгновенное хрупкое разрушение (долом) детали. В то же время экспериментальные и теоретические исследования так же, как и эксплуатационные наблюдения, свидетельствуют о том, что не всегда появление трещины усталости приводит к разрушению детали (образца) [27]. В ряде случаев возникают нераспространяющиеся трещины или трещины с весьма малой скоростью роста. Очевидно, что разработка и использование возможностей уменьшения [c.121]

В настоящее время проблема описания и исследования процесса разделения твердых тел, как правило, рассматривается с позиции хрупкого разрушения [1, 2, 3]. В данных моделях область зарождения разрушения есть окрестность особой точки поля напряжений, и основной проблемой при построении математической модели является моделирование переходного процесса от непрерывного поля перемещений к разрывному. Данные теории трактуют процесс образования новых поверхностей как неизбежное зло и призваны предсказать те условия внешнего воздействия на конструкцию, при которых разрушения не возникает. Следовательно, такие подходы неспособны описать и установить возможность разделения материала в управляемом режиме, когда линия разреза не задана. [c.191]

Перечисленные основные случаи хрупких разрушений могут создаваться различными условиями и приемами. Например, наличие острых надрезов (концентраторов) в детали приводит к образованию в корне надреза трехосного растяжения и разрушению при незначительной пластической деформации, что характерно для хрупкого разрушения. [c.247]

Оценка механических свойств шва и зон термического влияния в отдельности не может дать ответа на вопрос о поведении сварного соединения в целом, так как при высоких температурах в процессе ползучести металла происходит сложное механическое взаимодействие отдельных зон, приводящее как к исчерпанию пластичности металла некоторых мест, так и к образованию объемных напряжений в прослойках с последующим хрупким разрушением. Неоднородность механических свойств, обусловленная условиями сварки, реакцией основного металла на термический цикл, выбором присадочных металлов, может быть уменьшена термической обработкой. [c.180]

При испытаниях с постоянной скоростью деформирования достигается равновесие между скоростями механических процессов, способствующих вязкому разрушению, и скоростями коррозионных процессов, вызывающих хрупкое коррозионное растрескивание. В случае высоких скоростей деформирования вязкое разрушение образца произойдет прежде, чем коррозионные процессы окажут необходимое воздействие. При слишком медленной скорости деформирования на поверхности испытуемого металла возможно образование защитных пленок, замедляющих процесс КР. Кроме того, неоправданно увеличивается время испытаний. Поэтому одним из основных параметров испытаний является величина оптимальной скорости деформирования, которая зависит от исследуемой системы металл — среда и должна наряду с остальными параметрами обеспечить соответствие механизма разрушения испытуемого материала разрушению его в условиях эксплуатации или при стандартных коррозионных испытаниях. В большинстве систем коррозионное растрескивание происходит при скоростях деформации в пределах 10" —с 1. [c.104]

Одной из основных причин снижения эксплуатационной надежности разнородных сварных соединений является хрупкое разрушение в зоне сплавления. Для предупреждения этого явления рекомендуется применять сварочные материалы с повышенным запасом аустенитности, лучше всего электроды на никелевой основе. Образование и развитие в зоне сплавления переходных прослоек, появляюш,ихся в результате диффузии углерода из малолегированного основного металла в аустенитный шов при сварке, термообработке и эксплуатации конструкции в условиях высоких температур, также может способствовать снижению прочности разнородных соединений. Переходные прослойки в виде обезуглероженной зоны крупных зерен феррита со стороны малолегированного металла и высокотвердой прослойки со стороны аустенитного шва образуются, начиная с температуры 420— 450° С и наибольшей толщины достигают во время выдержки при температуре 800—850° С. [c.151]

На поверхности кристалла также возможно образование атом-вакансиопных состояний, так как поверхностный слой характеризуется сильными статическими смещениями и сопряжен с кристаллической подложкой. Поэтому многие проблемы поверхности целесообразно рассматривать в рамках представлений об атом-вакан-сионных состояниях. Данное обстоятельство в основном определяет аномально высокую активность ультрадисперсных систем, природу каталитической активности, аморфизацию Новерхности при ионной имплантации и др. Области атом-вакансионных состояний — основ-, ной исхочник дислокаций и точечных дефектов в деформируемых кристаллах. Возникновение таких областей в нагруженном кристалле обусловливает поворотные моды деформации, микродеформацию ниже предела текучести, ползучесть и хрупкое разрушение конструкционных материалов в условиях нейтронного облучения, Bejx-пластичность материалов в определенных условиях нагружения, усталостное разрушение при циклическом его характере. [c.8]

Повышение сопротивления пластической деформации у дна острого надреза, например, в результате деформационного упрочнения, местной термической обработки, азотирования или местного охлаждения металла создают условия, ограничивающие возможность пластической деформации у края трещины в ближайших окрестностях дна надреза, и этим способствуют полному проявлению эффекта надреза у края трещины в сочетании с влиянием концентрации напряжений у дна надреза и таким образом облегчают реализацию хрупкого разрушения. С другой стороны, на дальнейшее развитие трещины в основном влияет уровень энергии упругой деформации и средняя вязкость материала в направлении развития трещины, определяемая как среднее значение энергии, необходимой для образования 1 поверхности излома с тонким слоем пластически деформированного металла. Эта величина, измеряемая в кГсм/см , обозначается символом /С,. [c.275]

Хорошо известно, что образования дефектов в существенной степени определяет свойства материалов. Точечные дефекты играют основополагающую роль во всех макроскопических свойствах материалов, связанных с механизмами диффузии атомов и электронными свойствами в полупроводниках. Общепризнано, что линейные дефекты, или дислокации, являются основными элементами, определяющими пластичность и хрупкое разрушение (рис. 20.1). Индивидуальные дефекты в твердых телгьх сейчас исследуются уже на весьма высоком уровне, и несмотря на это исследования коллективного поведения дефектов в неравновесных условиях делают лишь свои первые шаги. Тем не менее в последние годы достигнут существенный прогресс в изучении динамики дислокаций и пластических неустойчивостей, в связи с чем приобрела важное значение теория нелинейных явлений. [c.433]

Процессы усталостного повреждения, условия возникновения и распространения трещин под циклической нагрузкой носят случайный характер, так как тесно связаны со структурной неоднородностью материалов и локальным характером разрушения в микро- и макрообъемах. Усталостные разрушения обычно возникают на поверхности, поэтому качество и состояние поверхности часто является причиной случайных отклонений в образовании разрушения. Эта особенность усталостных явлений порождает существенное рассеяние механических характеристик, определяемых при испытании под циклической нагрузкой. Рассеяние свойств при усталостном разрушении значительно превышает рассеяние свойств при хрупком и вязком разрушениях. В связи с этим статистический анализ и интерпретация усталостных свойств материалов и несущей способности элементов конструкций позволяют отразить их вероятностную природу, являющуюся основным фактором надежности изделий в условиях длительной службы. [c.129]

Многообразие видов разрушения деталей при трении связано со сложными физико-химическими процессами в зоне контакта, зависящими главным образом от окружающей среды, условий трения (скорости скольжения, давления, температуры) и применяемых материалов. Основные факторы, определяющие износ, следующие 1) пластические деформации, приводящие к наклепу поверхностей и разрушению микронеровностей 2) окислительные процессы образующиеся при трении окисные пленки хотя и препятствуют схватыванию и глубинному вырыванию, хрупкими быстро разрушаются 3) внедрение отдельных участков поверхности одной детали в сопряженную поверхность другой, что при скольжении вызывает образование неровностей поверхностей и при многократном воздействии их разрушение 4) адгезионное схватывание, приводящее к переносу материала одной детали на другую и усилению изнашивания 5) на-водороживание поверхностей трения деталей, что ускоряет изнашивание деталей в зависимости от условий работы пары более чем на порядок. [c.268]

При температурах 600—1200° С условия протекания механизма деформации и разрушения изготовленной способом литого плакирования двухслойной стали Ст. 3 + Х18Н10Т наряду с взаимным деформационным влиянием в значительной мере контролируются процессами диффузионного взаимодействия изменяющего характер химической, структурной и механической неоднородности в зоне сопряжения слоев. В этом случае при 600—800° С наблюдается развитие межзеренного проска льзывания, наиболее активно проявляющегося в обезуглероженной зоне материала основы, а также локализации пластической деформации в узкой приграничной зоне вблизи поверхности раздела слоев биметалла. Интенсивное карбидообразование в участке аустенитной стали, непосредственно примыкающем к межслойной границе, способствует охрупчиванию и зарождению в нем микронадрывов, приводящих к развитию хрупких трещин. В слое основного металла происходит резкое ослабление сдвигового микрорельефа и обнаруживаются типичные признаки высокотемпературной деформации (образование складок, возникновение межкристаллических трещин, появление субструктуры, протекание рекристаллизации под напряжением.). [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...