Выносливость металлов — Влияние обработки

Приведены сведения о коррозии и коррозионно-усталостном разрушении металлов. Дан анализ современных методов и средств изучения коррозионной усталости. Рассмотрено влияние на коррозионную выносливость металлов структуры сплавов, агрессивности среды, масштабного фактора, частоты приложения механической. нагрузки и др. Приведены закономерности коррозионно-усталостного разрушения сталей, подвергнутых упрочняющим поверхностным обработкам. Изложены вопросы электрической защиты металлов от коррозионно-усталостного разрушения. [c.62]

Влияние обработки поверхности на предел выносливости металлов [c.465]

Металлы — Выносливость — Влияние обработки поверхности 513 [c.632]

Изменение значений пределов выносливости образцов, отмеченное в табл. 13, не связано с остаточными напряжениями, так как ширина этих образцов была мала (поперечное сечение 12 X 40). Результаты этих испытаний могут быть использованы для более полной оценки влияния отжига, а также позволяют судить о влиянии обработки поверхности образцов на их прочность. Как видно, обработка поверхности оказывает весьма существенное положительное влияние на вибрационную прочность. Это связано с тем, что обработка устраняет концентраторы напряжений в виде отдельных поверхностных дефектов, характерных для прокатной корки. Существенное значение обработка поверхности имеет для сварных образцов, в которых она устраняет также и дефекты поверхности в месте перехода от шва к основному металлу. Как видно по данным табл. 13, в этих случаях вибрационная прочность сварных стыковых соединений гораздо выше, чем для необработанных образцов из основного металла и несколько выше, чем для образцов из основного металла с шлифованной поверхностью. [c.113]

Холодная обработка. При холодной обработке металлов наблюдается заметной повышение предела пропорциональности и в несколько меньшей степени—временного сопротивления. Этот вид обработки металла оказывает также влияние и на предел выносливости. Умеренная степень холодной обработки металла вызывает увеличение предела выносливости при значительной степени этой обработки он начинает падать. Предел выносливости можно сильно повысить, если обработать поверхность изделия металлической дробью. [c.80]

Обжатие металла точечное — Влияние на выносливость 138 Обработка сварных соединений взрывом 140 [c.373]

Соединения, выполняемые контактной стыковой сваркой, обладают высокими механическими свойствами не только при статических, но и при переменных нагрузках. При сварке низкоуглеродистых и многих низколегированных сталей соединения имеют предел выносливости, близкий к пределу выносливости основного металла. Большое влияние на усталостную прочность оказывает качество провара стыка, а также состояние его поверхности. При грубой обработке поверхности предел выносливости меньше при гладкой, особенно полированной, — больше. [c.143]

Упрочнение поверхностной закалкой и способами химико-термической обработки повышает несущую способность и усталостную прочность машин. При этом следует иметь в виду, что при одинаковом структурном состоянии поверхностных слоев металла и разной их микрогеометрии предел выносливости металла меняется относительно мало. При одинаковой микрогеометрии и различном физическом состоянии поверхностного слоя предел выносливости изменяется значительно интенсивнее. В ряде случаев высокий технический эффект получается при защите предварительно упрочненных наклепом рабочих поверхностей деталей неметаллическими коррозионно-стойкими пленками. Для устранения вредного влияния структурной неоднородности поверхностных слоев и неравномерной их напряженности в результате термохимической или механической обработки (например, шлифования) рекомендуется производить наклеп поверхности деталей, прошедших химико-термическую обработку или шлифование, что значительно повышает их усталостную прочность и снижает поломки. Теоретические основы, связывающие свойства металлов изнашиваемых поверхностей деталей с условиями процессов изнашивания, показаны в работе [3]. [c.408]

Режим и технология точения также могут определенным образом влиять на усталостную прочность. Высокая скорость резания и большая подача заметно снижают предел выносливости вследствие повышения шероховатости поверхности и появления неблагоприятных поверхностных напряжений. Однако имеются режимы резания, которые создают поверхностный наклеп и сжимающие напряжения, повышающие предел выносливости титана. Замечено отрицательное влияние на усталостную прочность титановых сплавов охлаждения жидкостями (вода, эмульсия и пр.) при высоких скоростях резания точением. В этом случае происходит поверхностное наводороживание и даже появление гидридных пленок и слоев, способствующих возникновению растягивающих напряжений и хрупкости поверхности. Во всех случаях конечные операции механической обработки деталей из сплавов титана, подвергающихся систематическим циклическим нагрузкам, необходимо строго регламентировать, а еще лучше предусмотреть специальную поверхностную обработку, снимающую все неблагоприятные поверхностные явления и упрочняющую металл. [c.181]

На машинах ЦНИИТМАШа можно определять предел выносливости сварных соединений на крупных гладких и ступенчатых валах диаметром от 150 до 200 мм, а также экспериментально изучать влияние масштабного фактора, концентраторов напряжений, термической обработки, состава и структуры стали и поверхностного упрочнения на предел выносливости крупных валов. Например, с помощью машины У-200 определено влияние размеров (диаметра d образца) на изменение предела выносливости (коэффициента К изменения предела выносливости) в зависимости от однородности металла. Как показано на рис. 70, в неоднородном металле, каким является литая сталь (кривая 2), влияние размеров на усталостную прочность выражается в значительно большей степени, чем в однородных металлах, например прокатанной стали (кривая I). [c.246]

Наконец, за счет своеобразных местных напряжений надо отнести влияние на предел выносливости структуры стали. Так как металл представляет собой конгломерат кристаллических зерен различной величины и различно ориентированных, то в действительности мы всегда имеем в известной мере неравномерное распределение напряжений даже при простом растяжении. Эта степень неравномерности увеличивается с неравномерностью величин отдельных зерен. Поэтому получение возможно более однородной мелкозернистой структуры стали при помощи термической обработки повышает предел выносливости. [c.553]

Обработка дробью может снизить вредное влияние начальных трещин усталости на прочность металла, замедляя или приостанавливая их развитие. Особенно сильно дробеструйный наклеп повышает предел выносливости и долговечность деталей из твердых, термически обработанных сталей, особенно те из них, которые имеют галтели, надрезы, напрессованные втулки или другие концентраторы напряжений. [c.296]

Последнее обстоятельство является особенно существенным. Во многих случаях остаточные напряжения в зонах концентраторов сохраняются без изменений даже после нагружения детали до пределов, близких к пределу выносливости или превышающих его. При выполнении сварных швов с небольшими концентраторами роль остаточных напряжений будет также сравнительно небольшой. Если деталь с доброкачественным швом подвергается механической обработке, то усталостная прочность детали будет определяться в основном качеством наплавленного на шов металла и переходной зоны, а влияние остаточных напряжений при этом будет тем меньше, чем мягче и пластичнее свариваемый и наплавленный металл. При недостаточно качественной сварке вредные концентрации напряжений могут возникать в зонах разнообразных дефектов сварки как выходящих на поверхность, так и расположенных в глубине шва. [c.34]

Влияние второго, технологического, фактора связано с тем, что при механической обработке в поверхностном слое образцов образуется наклеп, повышающий предел выносливости. Но влияние этого фактора незначительно и может быть устранено специальной технологией изготовления образцов, состоящей в последовательном снятии все более тонких слоев металла на окончательных проходах при изготовлении или проведением отжига в вакууме. [c.132]

Аналогичное влияние качества обработки поверхности на предел выносливости свойственно и другим металлам и сплавам, в частности легким сплавам [82]. Так, для лабораторных образцов, выточенных из дюралюмина, коэффициент р = 0,85 -7- 0,9 (т. е. снижение предела выносливости у точеных образцов по сравнению с полированными составляет 15—10%) для образцов из магниевых сплавов при обточке Р = 0,7 -f- 0,8 для деталей из легких сплавов, содержащих на поверхности литейную корку, окалину и другие дефекты литья, прессования или прокатки, Р = 0,5 0,75 при обдувке песком или дробью литейной или прокатной корки р = 0,8 1,0. [c.146]

Влияние структуры и термической обработки на величину предела выносливости различных металлов и сплавов подробно рассмотрено в работе [93]. [c.51]

Неровности после механической обработки поверхности снижают сопротивление усталости. В результате обработки резанием на поверхности образуется наклеп и возникают остаточные напряжения, значения и знак которых зависят от свойств металла и режимов резания. Наклеп поверхности и остаточные напряжения сжатия повышают сопротивление усталости, а остаточные растягивающие напряжения снижают предел выносливости. В результате суммарного влияния этих факторов происходит снижение пределов выносливости (уменьшение значений Кр , Кр тем больше, чем больше значение временного сопротивления Ов стали и ниже качество обработки поверхности, т.е. больше значение параметра шероховатости Rz), рис. 1.47. [c.93]

Электролитическое полирование широко применяют для обработки режуш,их инструментов (сверл, фрез, калибров и т, д.), зубьев шестерен, клапанов для подачи горючего и других деталей сложной конфигурации. Электрополирование изделий, кроме улучшения их поверхности, оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость, предел выносливости и усталостную прочность металла, так как обеспечивает съем ослабленного поверхностного слоя (в частности, удаление поверхностных микротрещин, которые в работе являются концентраторами напряжений). [c.631]

Влияние качества поверхности и упрочнения поверхностного слоя. Опыты показывают, что плохая обработка поверхности детали снижает предел выносливости. Влияние качества поверхности связано с изменением микрогеометрии и состоянием металла в поверхностном слое, что в свою очередь зависит от способа механической обработки. [c.278]

При подборе деталей для глубокого оксидирования следует учитывать, что образование толстых оксидных пленок приводит к ухудшению некоторых механических свойств металла уменьшается предел выносливости, относительное удлинение и сужение поперечного сечения образцов. Это влияние глубокого оксидирования незначительно при малой толщине пленки и возрастает с ее увеличением. После удаления оксидного слоя свойства металла остаются такими же, какими были до анодной обработки. [c.43]

Существенное влияние на выносливость оказывает не только метод обработки, но и режим резания. Так, например, широко применяемые методы скоростного резания металлов выгодны не только для ускорения процессов изготовления и, следовательно, повышения производительности, но способствуют, кроме того, увеличению выносливости деталей машин. [c.28]

При других исследованиях различные виды термической обработки для устранения остаточных напряжений обеспечивали повышение предела выносливости на 20% [22]. Так как невозможно выполнить термическую обработку образца, не изменяя одновременно металлургических и механических свойств материала сварного шва, то при таких исследованиях всегда возникает вопрос, следует ли приписывать благоприятное влияние термической обработки уменьшению остаточных напряжений или улучшению механических свойств металла. [c.55]

Изменение формы, создаваемое в местах приварки надставок, служащих для крепления различных связей, может также в сильной степени снизить прочность основных элементов конструкций, если при этом не будет обеспечен плавный переход в месте изменения сечения. О степени влияния подобных изменений можно судить по результатам вибрационных испытаний, приведенных в табл. 22 и 23. На фиг. 84 и 85 представлены различные типы образцов, которые подвергались испытаниям. При испытании плоских образцов [37] было установлено, что их выносливость при вибрационной нагрузке определяется главным образом формой перехода в месте изменения сечения. При этом технология изготовления (при равноценном качестве) не оказывает влияния на прочность. Это видно по результатам испытания плоских образцов типа I и I, а. Сварные образцы имеют ту же прочность, что и образцы такой же формы, изготовленные целиком из основного металла без применения сварки. Скосы углов надставок также не оказывают никакого влияния на прочность, особенно в том случае, если у надставок оставлено притупление, необходимое при сварке. Обработка концов надставок после их приварки, обеспечивающая достаточно плавный переход в месте изменения сечения, может существенно повысить выносливость. Некоторое снижение характеристики выносливости образца, имеющего плавные переходы, в указанных опытах объясняется тем, что в сварных швах имели место некоторые дефекты. О тех возможностях, которые в подобных случаях могут быть получены, можно судить по результатам испытания образца из основного металла. [c.141]

Механическими свойствами металла, определяющими возможность использования его для изготовления той или иной детали, являются прочность, твердость, упругость, пластичность, ударная вязкость и выносливость называемая усталостной прочностью. Особое значение имеют прочность при растяжении и твердость металла, так как именно эти свойства оказывают существенное влияние на процесс его обработки. [c.19]

Влияние качества металла. Контактная выносливость подшипниковой стали зависит как от качества термической обработки, так и от качества металла. [c.200]

Большое значение приобретает испытание на выносливость в вопросах изменения прочности материала под влиянием таких факторов, как концентрация напряжений, способ обработки, размер детали и т. д. Влияние этих факторов не отражается на результатах статических испытаний по определению механических характеристик материала и выявляется только испытаниями на выносливость. Надежность результатов испытаний достигается надлежащей их постановкой, по возможности наиболее близко воспроизводящей работу материала в эксплуатационных условиях. Необходимо исключать влияние случайных факторов на результат испытаний, а также учитывать большую чувствительность материалов, особенно металлов, ко всякого рода изъянам и повреждениям, уменьшающим их сопротивление действию переменных нагрузок. [c.42]

Как было показано выше, №—покрытия, полученные химическим восстановлением и термообработанные обычным способом, характеризуются значительными растягивающими остаточными напряжениями, вызывающими образование микротрещин в поверхностном слое и способствующими снижению предела усталости основного материала. По-иному протекает образование внутренних напряжений при термической обработке покрытий т. в. ч. При этом способе наиболее быстрому разогреву подвергается лишь тонкий слой покрытия, в котором непосредственно образуются вихревые токи. Что касается основного материала, то он нагревается главным образом за счет теплопередачи. После прекращения действия т. в. ч. тонкий слой покрытия остывает гораздо быстрее, чем нижележащий слой металла. Наступает момент, когда покрытие охладится до такой степени, что перестанет сокращаться, тогда как охлаждение нижележащего слоя металла будет продолжаться, его объем, сокращаясь, будет стягивать наружную твердую корку и создавать в ней сжимающие напряжения. Взаимодействие тепловых и структурных напряжений приводит к характерному для поверхностно закаленных изделий преобладанию напряжений сжатия над напряжениями растяжения. Так, для стальных образцов в закаленном слое образуются сжимающие напряжения, достигающие на поверхности 60—80 кгс/мм , которые на границе закаленного слоя переходят в растягивающие (20—30 кгс/мм ). Оказалось, что эти закономерности применимы и для случаев, когда поверхностным слоем является металлопокрытие, полученное химическим восстановлением солей соответствующих металлов. Подвергая металлопокрытия термической обработке т. в. ч. и соответственно регулируя как скорость нагрева, так и скорость охлаждения, можно добиться изменения характера и величины внутренних напряжений таким образом, чтобы в поверхностном слое преобладали сжимающие напряжения. Для проверки влияния этого фактора на предел выносливости стали 45 были проведены соответствующие испытания. Стандартные образцы консольного типа без покрытия и с покрытием толщиной 40 мкм, с 10% Р, полученным из [c.297]

Эксперименты показывают, что предел выносливости основного металла в зоне, расположенной у швов сварных соединений, иногда повышается по сравнению с пределом выносливости образцов из основного металла, не подвергавшегося влиянию процесса сварки. После термической обработки сварного соединения структура нередко восстанавливается, металл соединения становится однородным. [c.221]

Состояние поверхности. Влияние состояния поверхности, в первую очередь глубины микронепрерывностей, имеющих место на поверхности после различных видов ее механической обработки, на величину предела выносливости исследовалось во многих работах. Полученные при этом результаты однозначно показывают, что с увеличением глубины микронеровностей предел выносливости металлов уменьшается [49, 107]. [c.50]

Влияние качества обработки поверхности. Неровности, получающиеся после механической обработки поверхности, являются источниками кон-иентрации напряжений, существенно снижающей сопротивление усталости. В результате обработки резанием на поверхности образуется наклеп и возникают остаточные напряжения, значение и знак которых зависят от свойств металла и режимов резания. Наклеп поверхности и остаточные напряжения сжатия повышают сопротивление усталости, а остаточные растягивающие напряжения существенно снижают предел выносливости. В результате суммарного влияния этих факторов происходит снижение пределов выносливости с ухудшением качества обработки поверхности, тем более сильно выраженное, чем выше предел прочности стали. Снижение пределов выносливости оценивают ко-аффициентами влияния качества обработки поверхности на величину пределов выносливости Kfo Kfx при изгибе и кручении соответственно. Указанные коэффициенты зависят от предела прочности стали и локазателя шероховатости Rz (рис. 7) [c.147]

Картина резко изменилась после того, как никелированные образцы были подвергнуты термической обработке при 400°. В этом случае предел выносливости образцов снизился на 46%. Такое существенное снижение предела выносливости образцов после термической обработки может быть объяснено тем, что при нагреве сильно возросла прочность сцепления покрытия с основным металлом. С другой стороны, структура самого покрытия претерпела существенные изменения в осадке образовались твердая и хрупкая фаза — химическое соединение N 3 , значительно возросла твердость покрытия и, кроме того, в нем действуют довольно высокие растягивающие внутренние напряжения. Все это вместе взятое и оказало большое влияние на усталостную прочность испытывавщихся образцов. [c.99]

Такое резкое снижение выносливости происходит, в основном, вследствие появления больиюго количества микротрещин, образующихся в электролитическом хроме в процессе xpo пipoвaния. Трещины, образующиеся в молочно-блестящих и молочных осадках хрома могут доходить до основного металла и деформировать наружные слои металла. Значительное влияние на выносливость хромированных деталей имеет качество обработки деталей перед хромированием, а также режим обработки хрома шлифованием после электролиза. Если абразивный материал и режим обработки выбраны неверно, то в металле детали и в хроме образуются надрезы и шлифовочные трещины, которые служат затем концентраторами напряжений и peJKO снижают предел выносливости деталей. [c.336]

Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили спиральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (например, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки. [c.229]

Если влияние ВТМО на статическую прочность металлов достаточно широко освещено в литературе, то влияние этой обработки на циклическую прочность изучено в значительно меньшей мере. Изучалось влияние различных режимов ВТМО на предел выносливости образцов из стали 45Х с концентрацией напряжений. При этом оказалось, что наивысшим сопротивлением усталости обладают образцы, имеющие бейнитную структуру (40 НЕСэ) —600 МПа. Образцы, упрочненные по схеме ВТМО (43...45 НКСэ), имели сопротивление усталости 300 МПа. Сопротивление усталости образцов, имеющих сорбит-ную структуру (22...26 НКСэ), составило 410 МПа. Интересно [c.59]

Как мы уже говорили, коррозионное поражение поверхности металла зависит от распределения электродных потенциалов по поверхности, на которые, в свою очередь, влияют не только структура стали и химический состав отдельных ее компонентов, но и локальные-искажения решетки (наклеп ), вызванные обработкой. С целью выяснения влияния различных видов механической обработки на коррозионные поражения поверхности стали и дальнейшее влияние этих поражений на выносливость Ю. И. Бабей в лаборатории Института машиноведения и автоматики АН УССР провел исследование влияния механической обработки на усталостную прочность стали после ее предварительной атмосферной коррозии [7] и коррозии при попеременном окунании в 3%-ный раствор Na l и высушивании. [c.72]

Описанное влияние режимов обработки и технологической наследственности на выносливость стали, при одинаковой чистоте поверхности, объясняется наклепом, фазовыми превращениями и остаточными напряжениями, которне появляются в приповерхностном слое металла в зависимости от режима обработки [8, 57]. [c.144]

Известно, что состояние поверхностных слоев металла оказывает сильное влияние на его выносливость при циклическом нагружении. Поэтому для оценки методов и режимов шлифова ния при различной термической обработке титанового сплава ВТ14 были проведены испытания образцов на усталостную выносливость. Для возбуждения колебаний немагнитного образца в электромагнитном поле на консольную часть образца надевали стальную оправку. Испытания проводили при режимах, обеспечивающих разрушение образца в интервале времени от 1 до 20 мин (10 — 2-105 циклов). Выбор интервала циклов нагружения согласуется с рекомендациями ГОСТ 23026—78 [c.111]

Обработка дробью может частично парализовать вредное влияние начальных трещин усталости на прочность металла, замедляя или приостанавливая их развитие. При применении обработки дробью такие операции, как шлифова1ше и полирование могут быть устранены без ущерба для повышения усталостной прочности, что резко снижает стоимость производства. Особенно сильно дробеструйный наклей повышает предел выносливости и долговечности деталей из твердых термически обрабатанных сталей, особенно тех из них, которые имеют галтели, надрезы, напрессованные втулки или другие концентраторы напряжений. [c.159]

При этих условиях действие переменных сил может вызвать зарождение и развитие трещин усталости и в конечном счете поломку вала. Поломка вала, как и других динамически нагруженных деталей, из-за усталости может не произойти лишь в том случае, если рабочие динамические напряжения в детали, как ранее указывалось, будут меньше или равны пределу выносливости данного цикла напряжений. Однако это условие не всегда может соблю,-даться при работе восстановленных деталей, на проявление усталости металла которых помимо вибрации оказывают влияние еще и другие факторы внутренние растягивающие напряжения в металлопокрытиях и дефекты их структуры, погрешности механической обработки и др. Поэтому повышенные вибрации более опасны для капитально отремонтированных автомобилей. [c.134]

Приведенные в табл. 20 и 21 данные показывают, что шестикратное хромирование при условии проведения тройного отпуска и упрочняющей обработки ППД перед каждым хромированием оказывает такое же влияние на циклическую долговечность и предел выносливости высокопрочных сталей типа 30ХГСН2А, как и однократное хромирование. Это обусловлено тем, что применение упрочняющей обработки ППД перед каждым хромированием восстанавливает сжимающие напряжения в поверхностном слое стали, что тормозит распространение трещины, образовавшейся в хроме в результате воздействия циклических нагрузок, в основной металл. [c.53]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...