Слоистые трещины

Рис. 4.1. Области возникновения слоистых трещин в типовых узлах сварных

Рис. 4.3. Схема возникновения и развития слоистой трещины (а—в).

Образованию слоистых трещин способствует наличие в основном металле неметаллических включений, особенно сульфидов в форме вытянутых частиц или строчечных скоплений. Оказывают влияние также химический состав стали и содержание в металле шва водорода. [c.117]

Образование слоистых трещин, как правило, наблюдается в жестких сварных узлах конструкций из высокопрочных сталей. При слоистых трещинах характерен ступенчатый рисунок трещины с более длинными террасами и короткими разрывами между ними, напоминающий древовидный излом (рис. 5.7, а). Под микроскопом при увеличении в 50-100 раз отчетливо выявляется связь горизонтальных террас и вертикальных разрывов с вытянутыми неметаллическими включениями (рис. 5.7) [135]. Вероятность возникновения слоистых трещин особенно возрастает при изготовлении угловых и тавровых соединений. [c.217]

На ранних этапах развития слоистых трещин их появление практически всегда связано с цепочкой неметаллических включений (см. рис. 5.7, б). Их выявление чрезвычайно затруднено, поскольку требует качественной подготовки исследуемой нетравленой поверхности изделия. Как правило, УЗК столь малые трещины не выявляет. [c.217]

Сопротивление образованию слоистых трещин резко снижается с увеличением объемной доли сульфидных строчечных включений выше 0,5 % и уменьшением относительного сужения ij), при испытании образцов в направлении толщины проката. В стандартах ФРГ и Японии в зависимости от содержания серы и значения толстолистовои прокат делят на три группы стали высокой (S < 0,007 %, > 25 % , повышенной (S = 0,07-f- [c.143]

Стали L -T характеризуются повышенной ударной вязкостью. При —40 °С K V превышает 1,80 МДж/м как на продольных, так и на поперечных образцах. Еще более высокую степень изотропности, сочетающуюся с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению, имеют стали L -II, у которых критическая температура ниже —100 °С, а при —80 °С K Y > 3,0 МДж/м . Важнейший показатель сопротивляемости стали образованию слоистых трещин — относительное сужение ij), образцов, вырезанных по толщине проката, чрезвычайно высок и достигает 77— 80 %. Причем отношение значений образцов, вырезанных вдоль и по толщине проката, приближаются к единице. [c.228]

Стали с гарантированными механическими свойствами по толщине. Анизотропия вязкости и пластичности, обусловленная вытянутыми (пластинчатыми) и строчечными неметаллическими включениями, способствует слоистому разрушению - появлению слоистых трещин. Оно возникает при нагружении проката перпендикулярно поверхности при малых пласти- [c.175]

Часто слоистые трещины возникают в основном металле сварных соединений (рис. 1.3.10) под действием сварочных напряжений и термодеформационных циклов сварки. Эти трещины появляются в процессе сварки или сразу после ее окончания, когда температура металла опускается ниже 200 °С. [c.175]

Рис. 13.10. Схемы расположения слоистых трещин I сварных соединениях различной формы

Слоистый прессованный материал, состоящий из 2 или более слоев хлопчатобумажной или стеклянной ткани (табл. 6.2), пропитанной термореактивной смолой феноло-формальдегидного типа. Применяется в основном для деталей, испытывающих ударную нагрузку, нли работающих с нагрузкой на истирание. Поставляется 5 марок толщиной 0,5 50 мм, причем текстолит марки ВЧ выпускается толщиной до 8 мм, а СТ до 30 мм. Размеры листов 450 х 600 мм. Поверхность текстолита и гетинакса должна быть ровной и гладкой, без пузырей и токопроводящих включений. Глубина рисок, рябизны, царапин и вмятин допускается до 0,06 мм. Листы не должны иметь расслоений и трещин с торцов. [c.101]

Трещины, которые возникают при затвердевании металла, а также холодное растрескивание, слоистые разрывы при низкой пластичности материала и растрескивание, возникающее при повторном нагреве сварного соединения для снятия внутренних напряжений. [c.468]

Традиционной структурой композиционных материалов является слоистая, когда траектории армирования лежат в плоскостях слоев, связь между которыми осуществляется через прослойки связующего [20, 25, 37—39]. Однако все большее внимание к себе привлекают композиционные материалы с пространственным расположением арматуры объем работ в этом направлении непрерывно возрастает. Целесообразность пространственного расположения арматуры несомненна. Введение пространственного каркаса не только ликвидирует такой недостаток слоистых композиционных материалов как опасность расслоения вследствие слабого сопротивления сдвигу и поперечному отрыву, но н локализует в пределах нескольких пространственных ячеек распространение трещин. Этим резко повышается несу[цая способность материала в толстостенных конструкциях, особенно в зонах приложения сосредоточенных нагрузок, вырезов, ребер при нестационарных силовых и температурных воздействиях, характерных для современной техники. [c.3]

Рис. 25. Слоистый композит, заде)рж,ивающий трещину.

Ряс. 26. Слоистый композит, распределяющий трещину между слоями. [c.297]

Слоистые композиты, как показано, обладают тем преимуществом, что в них слабые плоскости могут быть ориентированы желательным образом. Эти композиты можно использовать как материал, задерживающий или распределяющий трещину. В первом случае можно обеспечить максимальную вязкость разрушения на основании известных соотношений между вязкостью разрушения и толщиной. В обоих случаях поверхность раздела может быть почти так же прочна, как матрица, что не отражается на наблюдаемых закономерностях поведения композита однако заметное снижение прочности поверхности раздела может привести к ухудшению других свойств. [c.305]

Одним из вариантов такой ситуации является случай, когда разрушение возникает во внутренних объемах материала листа путем микрорастрескивания и образования разрывов, формирующих микротрещины в нескольких плоскостях, параллельных поверхности листа (слоистые трещины СТ). Возникновение слоистых трещин наблюдается [1-6] преимущественно в зоне термического влияния сварного соединения с последующим выходом в основной металл (рис. 4.1). Склонность сварного соединения к слоистому растрескиванию определяется влиянием трех основных факторов свойствами стали в направлении толщины листа, конструкцией сварного узла и технологией сварки. Первый фактор имеет доминирующее значение и его рассмотрению уделено особое внимание, включая исследования причин и механизмов СР, разработку методов испытаний и оценку сопротивления стали разрушению. [c.90]

Рис. 4.4. Траектория слоистой трещины (хЗОО). Сталь 09Г2С. Лист толщиной

Полученные результаты свидетельствуют, что для сварных конструкций, изготавливаемых из малоуглеродиетых и низколегированных сталей, обычные нормативные расчеты на прочность, базирующиеся на характеристиках механических свойств, получаемых при стандартных испытаниях, не исключают возможности разрушения элементов конструкций вследствие развития слоистых трещин. В этих случаях должны проводиться уточненные расчетные оценки с позиций механики разрушения, что вызывает необходи-моеть проведения дополнительных механических испытаний. С другой стороны, сложность испытаний на трещиностойкость в 2-на-правлении не позволяет надеяться, что данные испытания могут быть рекомендованы для широкого применения при сертификации сталей по склонности к СР. Однако при создании сварных конструкций повышенной ответственности должны быть проведены контрольные испытания по определению характеристик трещиностой-кости в 2-направления. Предельно допускаемые значения характе- [c.105]

От качества строительной стали зависит вероятность образования при сварке горячих (кристаллизационных) трещин в металле шва и ламелярных (слоистых) трещин в окружающем шов металле. На образование кристаллизационных трещин во многом влияют химический состав основного металла и его доля в металле шва. Кристаллизационные трещины в угловых швах при сварке под флюсом могут образовываться, если содержание элементов (%) в металле шва превышает следующие значения углерода — 0,14, кремния — 0,25, серы — 0,045, фосфора — 0,05. У проката с ликвацией, например из кипящей стали, появление кристаллизационных трещин наиболее вероятно. [c.117]

Рис. 5.7. Ранняя стадия появления слоистых трещин в стали 16ГС

Рис. 5.82. Схема образования отдулин 1 и последующего трещинообразования (2 - полость, 3 - слоистые трещины)

Мелкопористая структура порошкообразной массы, получаемой путем предварительного сухого смешивания (схема 7), мешает удалению воздуха из пресс-порошка при прессовании и способствует образованию слоистых трещин перепрессовка ). Для устранения этого дефекта увлажнение массы производится в бегунковых смесителях в этом случае из отдельных частиц образуются укрупненные агрегаты, а при достаточном количестве влаги — и крупные лепешки. Их необходимо измельчать в дезинтеграторе или специальных бесколосниковых мельницах с пластинчатыми молотками. [c.474]

Ламелярные трещины - трещины в ЗТВ, образующиеся параллельно поверхности свариваемых листов, имеющие ступенчатый (каскадный) характер. Они наблюдаются визуально после окончания сварки и завершения охлаждения. Излом трещин хрупкий, без следов окисления, большую часть которого составляют плоские древовидные участки (имеющие вид расщепленного дерева). Эти участки совпадают со слоистостью металла, образующейся в результате прокатки, и по этой причине трещины получили название ламелярных (слоистых трещин, или слоистого растрескивания). Такие трещины образуются, как правило, в угловых и тавровых соединениях низколегированных сталей мартеновской и конвертерной [c.74]

Повышению сопротивления металла образованию слоистых трещин- способствует иерехо.д от обп1епринягой к. упрочняющей технологии, разработанной в МИНГ и.м. И. М. Губкина совместно с ИЭС им. Е. О. Патона, при которой после вальцовки обечайки и сварки продольного стыка осуществляют закалку обечайки. Сварку кольцевых стыков выполняют с регулированием термических циклов для предотвращения разупрочнения и снижения ударной вязкости металла шва и ЗТВ. Заключите.ль-ной операцией является отпуск с целью снятия напряжений и повышения вязкопластических свойств металла. [c.143]

Из табл. 9.18 видно, что из-за пониженного содержания углерода и легирующих элементов стали NI -P имеют относительно низкие показатели Q, СЕ, Рем- Особенно низкое содержание углерода в сталях Ж в 3, имеющих предел прочности более 670 МПа (см. табл. 9.19). Стали А—Д предназначены для применения при пониженных температурах, сталь Е устойчива к образованию слоистых трещин. Сталн Ж и 3 со сверхнизким содержанием С являются сталями бейнитного типа. В стали 3 содержится до 0,3 % Мо, а сталн Д—Е микролегированы Ti и обработаны Са. [c.231]

Свариваемость микролегированных сталей в значительной степени зависит не только от легирующих и микролегирующих элементов, но и от содержания примесных элементов. В особенности это относится к 5, которая повыщает склонность соединений к образованию горячих и слоистых трещин [3]. Отмеченное является следствием не только раскатывания сульфидных включений при прокатке, но и изменения их состава и физических свойств. [c.178]

Гомогенизация диффузионный отжиг). Диффузионный отжиг применяют для слитков легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому излому, к анизотропии свойств и возникновеЕшю таких дефектов, как шифер-ность (слоистый излом) и флокены (тонкие внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных пятен), Диффузионный отжиг способствует более благоприятному распределению некоторых неметаллических включений вследствие частичного растворения и коагуляции. [c.191]

Обнаружено неоднозначное влияние плазменного са-мофлюсующегося покрытия ПН70Х17С4Р4 на трещино-стойкость горячекатаной стали У8. Покрытие толщиной 0,7 мм наносилось на одну из широких сторон призматического образца после дробеструйной обработки поверхности. Характерна слоистая структура покрытия и наличие недеформированных частиц исходного порошка ( 20% по объему). Общая пористость составляет 8—10%, поры расположены в основном по границам недеформированных частиц. Вязкость разрушения образцов с покрытием несколько выше, чем контрольных, но разброс значений значительно больше, соответственно 127 28 кДж/м и 120 11 кДж/м . [c.153]

Равенства (7) — (10) выражают напряжения (деформации) в главных осях каждого слоя через результирующее усилие М, воздействующее на слоистый материал. С учетом этих напряжений в критерии разрушения можно оценить прочность каждого слоя материала и определить запасы прочности, соответствующие принятому критерию. Если критерий разрушения ч )ормулируется через максимально допустимые напряжения (деформации), то отрицательный запас прочности некоторого слоя свидетельствует о нарушении сплошности материала и не обязательно соответствует его разрушению. Разрушение определяется предельными напряжениями для слоя. Нарушение сплошности материала связано с образованием трещин в связующем при растяжении слоя в поперечном направлении и приводит к изменению его термомеханических характеристик. [c.86]

Обзор литературы, посвященной классическим методам испытаний композиционных материалов на удар, представлен в работе Алмонда и др. [10]. Эмбури и др. [54] использовали методику Шарпи для испытаний образцов с У-образным надрезом, изготовленных из стальных листов, соединенных мягким припоем. При этом сила прикладывалась нормально к поверхности слоев (конфигурация, способствующая торможению трещин) и, параллельно слоям (конфигурация, способствующая разделению трещин). Во втором случае осуществлялось понижение температуры до уровня перехода пластичного материала в хрупкий и было установлено, что слоистые образцы обладают значительно большей способностью к поглощению энергии удара, чем однородные стальные образцы. [c.314]

В экспериментальных работах по распространению импульсных возмущений наибольший интерес представляет, разумеется, вопрос о разрушении в условиях динамического нагружения. Часто наблюдался разрыв по поверхности раздела фаз см., например, работы [41, 42, 44]. Экспериментальное и аналитическое изучение таких отрывных разрушений проводилось также Ахен-бахом с соавторами [7]. Откол в слоистом кварц-фенольном композите был исследован в работе Коэна и Берковитца [23], которые провели испытания на удар летящей пластинкой (из майлара) толщиной 5 мм и 15 мм по образцу из композиционного материала толщиной 0,15 дюйма. Они установили, что откол происходит при расслоении после возникновения вторичной трещины, перпендикулярной поверхности, по которой производится удар. [c.386]

Высказывалось предположение, что возможны случаи, когда предпочтительна слабая поверхность раздела. Согласно Куку и Гордону [12], поле напряжений у вершины развивающейся трещины включает не только главные напряжения, стремящиеся раскрыть трещину в направлении ее распространения, но и напряжения, стремящиеся раскрыть ее в перпендикулярном направлении. Значит, эти дополнительные напряжения могут раскрывать плоскости с ослабленной связью, пересекаемые магистральной трещиной. Эм бери и др. [17] применили эти представления к случаю разрушения слоистых композитов. Они показали, что в пакете стальных листов распространение трещины задерживается процессом расслаивания это приводило к важному результату — снижению температуры перехода от вязкого разрушения к хрупкому более чем на 100 К. Эти исследования были продолжены Олмондом и др. [2], которые получили ряд новых данных об указанном типе структур, тормозящих распространение трещины. По очевидным соображениям аналогичный подход применим и к волокнистым композитам этот вопрос рассмотрен в гл. 7 в связи с проблемой разрушения. Значительные объемы композита, расположенные по обе стороны от магистральной трещины, могут быть охвачены одновременным действием различных механизмов разрушения, а в таких случаях, как показали Эдсит и Витцелл [1] на примере композитов алюминий — бор, вязкость разрушения композита может превосходить вязкость разрушения металлической матрицы. [c.25]

Вообще говоря, поле напряжений у вершины трещины в анизотропной пластине включает составляющие Ki п Ки- Однако в настоящее время испытания проводят, как правило, при ориентациях, исключающих одну из этих составляющих это прежде всего относится к ортотропным материалам, которые ориентируют таким образом, чтобы нагрузка была параллельна одной главной оси, а трещина—другой. В таких условиях значительная анизотропия, свойственная некоторым композитам, может привести к явлениям, не наблюдающимся у обычных металлов. Так, при растяжении образцов с направленным расположением упрочнителя часто наблюдают продольное расщепление (рис, 8). Его может и не быть, если поперечная и сдвиговая прочности достаточно высоки [5] тем не менее, этот возможный тип разрушения материалов необходимо учитывать. Кроме того, приложение одноосных растягивающих напряжений к образцу с поперечным расположением слоев приводит к появлению локальных межслоевых напряжений т,2у и нормальных напряжений Ozzt перпендикулярных плоскости образца [35], что показано на рис. 9. Ориентация и значения величин Он и Тгу зависят от порядка укладки слоев, упругих постоянных каждого слоя и величины продольной деформации. Значительные межслоевые растягивающие а г. и сдвиговые х у напряжения могут привести к расслаиванию [11, 35], которое опять-таки является особенностью анизотропных слоистых материалов. Последний пример относится к поведению материала с поверхностными трещинами. В изотропных материалах трещина распространяется, как правило, в своей исходной плоскости (рис. 10, а). У слоистых материалов прочность связи между слоями обычно мала, и они обнаруживают тенденцию к расслаиванию по глубинным плоскостям (рис. 10,6). Три этих простых примера приведены здесь, чтобы проиллюстрировать некоторые из различий между гомогенными изотропными материала- [c.276]

Прочность поверхности раздела в углепластиках выше, чем в бор-эпоксидных композитах, что обусловливает две их особенности поведения. Во-первых, трещины в углепластике более извилисты (рис. 23, а) во-вторых, в углепластике наблюдается межслое-вое разрушение (рис. 24). Последнее является одним из специфических видов разрушения слоистых материалов и выражено наиболее ярко в случаях значительного межслоевого сдвига. [c.296]

Простейшие слоистые материалы состоят из связанных гомогенных изотропных пластин. При изготовлении этих материалов слабые плоскости можно располагать благоприятным образом — так, чтобы обеспечить высокую вязкость разрушения композита. Рассмотрим идеализированный слоистый материал, изображенный на рис. 25. Поле напряжений перед трещиной задается уравнением (2). На небольшом расстоянии перед вершиной трещины развиваются поперечные растягивающие напряжения 0 . Они, в сочетании со сдвиговыми напряжениями Хху (возникающими при любых зиачениях угла 0, кроме 0=0°), могут вызвать межслоевое разрушение. Маккартни и др. [24] изучали сопротивление развитию трещины слоистого материала из высокопрочной стали (203 кГ/мм ) для случаев низкой, средней и высокой прочности связи. Связь низкой прочности (3,5—7,0 кГ/мм ) обеспечивали с помощью эпоксидных смол, а также оловянного и свинцово-оловянного припоя, связь средней прочности (38—60 кГ/мм )—с помощью серебряного припоя, а высокопрочную связь (140 кГ/мм ) — путем диффузионной сварки слоев. Во всех случаях при испытании на ударную вязкость по Шарпи образцы разрушались лишь до первой плоскости соединения слоев. Остальная часть образца сильно деформировалась и расслаивалась по той же поверхности раздела, но не разрушалась. Сходные результаты получил и Эмбе-ри с сотр. [9]. Если прочность связи уступает прочности листов, то происходит торможение трещины. Ляйхтер [23], однако, установил, что охрупчивающая фаза, возникающая при использовании некоторых твердых припоев, может существенно снизить вязкость разрушения. [c.296]

Арнольд [1], а также Ианелли и Риццитано [15] показали, что при испытании слоистого образца, соответствующего рис. 26 (в этом случае, по Эмбери и др. [9], происходит распределение трещины между слоями), его вязкость разрушения равна сумме значений вязкости разрушения отдельных листов. Это позволяет конструктору обеспечить максимальную вязкость разрушения, выбирая соответствующие параметры листов. Возможности такого подхода иллюстрирует приведенный выше рис. 4, характеризую- [c.296]

Помимо трещин, проникающих на определенную глубину, в слоистых материалах могут встречаться и поверхностные трещины-надрезы или области местного расслоения. Надрез может инициировать расслаивание при нагружении как в плоскости слоев, так и в поперечном направлении. На это уже указывалось выше (рис. 10) такое поведение обычно для слоистых материалов. Его можно объяснить на основании уравнений для поля напряжений, однако достаточно и простой аналогии. Рассмотрим поперечное сечение через надрез (рис. 27) это сечение имеет конфигурацию плоского образца с острым надрезом. Напряжения сдвига в плоскости А — А распределяются в соответствии с рис. 28 кроме того, имеются нормальные растягивающие напряжения Охх- Напряжения сдвига возникают из-за растягивающих или изгибающих нагрузок, которые определяют также коэффициент интенсивности напряжений Ki. Значит, даже если заведомо известно, что разру- [c.297]

Слоистый композит, задерживающий трещину 296 --распределяющий трещину между слоями 296 Смачиваиие окислов жидким металлом и взаимодействие 314—333 [c.435]

Не существует единого мнения относительно того, зависит или не зависит прозрачность (непрозрачность) слоистого пластика из аппретированных волокон от способности их поверхности смачиваться смолой. Визуальные наблюдения показали, что очищенные стекловолокна полностью смачиваются жидкой смолой и полиэфирный композит на их основе очень прозрачен в процессе изготовления и отверждения, но становит1ся мутно-белым после охлаждения. Непрозрачность слоистого пластика обусловлена возникновением мелких трещин в смоле или разрушением адгезионного соединения на поверхности раздела из-за усадочных напряжений и не связана со смачиванием стекла смолой. Хорошая аппретирующая добавка до известной степени предотвращает образование трещин и разрыв адгезионной связи и позволяет получать прозрачный СЛОИСТЫЙ материал. Вообще имеется коррел-я-ция между механическими характеристиками слоистого пластика и прозрачностью композита из аппретированного стекловолокна и смолы. [c.35]

РТспытапия до разрушения для определения остаточной прочности проводились затем при температуре 176° С. Кривая нагрузка — деформация была линейной до значения нагрузки, равной 85% максимальной, при которой отмечалось появление трещины во внешнем облицовочном листе обшивки, работающем на сжатие и расположенном над задним лонжероном и средней нервюрой. Конструкция продолжала нести нагрузку до 90% максимальной расчетной, затем произошло разрушение работающей на сжатие обшивки над передней средней балкой. Эти данные и результаты усталостных испытаний на сжатие элементов обшивки указывают на снижение показателей прочности при сжатии при воздействии температуры и циклического нагружения. Для обшивок, работающих на растяжение, эквивалентного ухудшения свойств не обнаружено. Отмеченное снижение прочности при сжатии, вероятно, обусловлено растягивающими напряжениями, возникающими в матрице слоистого материала, подвергнутого действию сжимающих нагрузок, особенно при повышенных температурах. [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...