Факторы, определяющие характер разрушения

Факторы, определяющие характер разрушения

• Факторы, определяющие характер разрушения Один и тот же материал, в зависимости от условий деформации, может разрушаться по механизму хрупкости или вязкости. Характер разрушения зависит от влияния различных факторов, которые не имеют значения в связи с характеристиками материала. Есть внешние и внутренние факторы. Внешние факторы включают температуру, тип надреза или нарастание напряжения, условия нагрузки и скорость, природу окружающей среды, форму и размер детали.

Внутренние факторы, присущие материалу, включают тип, химический состав, структуру и размер частиц кристаллической решетки в зависимости от технологии предыдущей обработки. Воздействие внешних факторов. Влияние температуры на характер разрушения определяется А. Ф. предложенным Иоффе и N. N. It хорошо объясняется схема, разработанная Давиденковым(рис. 2.9). Согласно этой схеме, изменение одного вида разрушения на другой определяется величиной предела текучести и отношением разрывного напряжения стотр.

Температурная зависимость STT и stotr отличается тем, что предел текучести и напряжение разрушения не связаны друг с другом. Людмила Фирмаль

Напряжение трения кристаллической решетки или сопротивление Наварро st0, содержащееся в уравнении Холла-Петча для предела текучести, связано с температурой материала следующей зависимостью: st0=сопротивление. Разрывное напряжение, в первом приближении соответствующее разделительному сопротивлению, можно определить по формуле: o0tr=(4bu/y) SG1/2,где G-модуль сдвига, G=_E/[2 (1+C)]; E-модуль упругости; C-толщина стенки пор. Рис 2.9. Схема вязко-хрупкого перехода Иоффе-Давиденкова:1-разрывное напряжение; 2-напряжение течения, или сопротивление сдвигу; TCR-критическая температура хрупкости 57C для снижения температуры решетки давление трения и, следовательно, предел текучести резко возрастает.

С другой стороны, член в правой части уравнения сопротивления разрыву не сильно зависит от температуры, поэтому разрывное напряжение не зависит от температуры в первом приближении. В процессе приложения нагрузки при определенной температуре напряжение может достигать значения Sgt илиот), и в области вязкого разрушения (o0tr > ВЗ). К недостаткам схемы Иоффе-Давиденкова можно отнести сложность и ненадежность определения сопротивления разрыву, а ведь процессы хрупкого разрушения и пластической деформации пластически деформированных металлов, которые при всех температурах испытаний более или менее выражены, взаимосвязаны.

• Однако эта схема ясна и хорошо описывает феноменологию видимого перехода. Эта схема более соответствует современной концепции, если понимать, что сопротивление отрыву является не средним, а локальным сопротивлением хрупкому разрушению; под пределом текучести имеется также локальное сопротивление пластической деформации. Разрушающая способность материала, который становится хрупким из-за снижения температуры, называется холодным разрушением. Помимо температуры, она зависит от влияния многих факторов. Прохлада проявляется при определенных условиях и является не свойством, а состоянием материи.

Главной особенностью холодного разрушения является критическая температура хрупкости. С помощью этого свойства оценивается стойкость материала к хрупкому разрушению. Критическая температура хрупкости определяется не константой материала, а многими факторами. Анализ причин хрупкого разрушения показывает, что трещины холодного разрушения обычно начинаются от трещины, которая является концентратором напряжений. Разрез является произвольным- Крашение металлической непрерывности. Разрезы — это дефекты сварных соединений (пористость, отсутствие пенетрации, пустоты в поперечном сечении шва), царапины на поверхности, неметаллические

включения, газовые раковины. Насечка может представлять собой отверстие и резкий переход в поперечном сечении детали. Людмила Фирмаль

Разрез приводит к сложному напряженному состоянию в металле, герметичности и концентрации напряжений пластической деформации(фиг. 2.10). Сложное напряженное состояние проявляется в том, что под действием натяжения, напряжения возникают не только в продольном, но и в поперечном направлении. Герметичность пластической деформации приводит к увеличению сопротивления пластической деформации, то есть увеличению от. Чем острее и глубже разрез, тем более сдерживается пластическая деформация и тем выше а..

Под воздействием разрезов металл разлагается хрупко при более высокой температуре. Чувствительность к надрезам и трещинам, конечное выражение надрезов, является одним из наиболее важных свойств работы металла. По мере увеличения прочности металла повышается чувствительность к надрезу. По мере увеличения скорости нагружения увеличивается и риск возникновения хрупких трещин. Чем ниже температура металла, тем больше влияние скорости деформации. Окружающая среда может влиять на изменение поверхностной энергии разрушения материала и оказывать коррозионное воздействие.

Кроме того, водородное охрупчивание металлов происходит в среде, содержащей водород. Коррозионное растрескивание под напряжением и насыщение водородом увеличили хрупкость металла и сдвинули критическую температуру охрупчивания на более высокое значение. Чем больше поперечное сечение образца, тем больше ограничение пластической деформации. Увеличение объема напряженного состояния приводит к увеличению предела текучести. Появление дефектов в материале подчиняется стохастическому закону, поэтому прочность деталей должна иметь статический характер. Чем больше размер выборки, тем выше вероятность возникновения опасного дефекта.

С ослаблением разреза с увеличением размеров накладываются действия металлургов- Рис 2.10 схема концентрации растягивающих напряжений в вершине разреза (а) и объемного напряженного состояния в поперечном сечении разреза(б）) Харрис 2.11. Предел текучести и разрывное давление St», влияние размера зерна на P, 77K низкоуглеродистая сталь:=(4G y / / g) d,/2;от 2 — =A0+kd.’2′ Фактор обусловлен большей выработкой щелока, пористостью, разницей в размерах зерен, малым количеством ковки, изучением структуры при прокатке или термообработке. Внутренние причины. Тенденция хрупкого разрушения при низких температурах зависит от кристаллической структуры металла.

А-сталь на основе железа, вольфрама, хрома, молибдена и др. (металл с кубической кристаллической решеткой в центре объема. Так, некоторые металлы, имеющие гексагональную плотную упакованную решетку (цинк, кадмий, магний), а также материалы холодной резки. Чистый титан имеет решетку GP, но сохраняет свою пластичность при низких температурах. Металл (U-железо, медь, алюминий, аустенитная сталь на основе никеля) с решеткой поверхностно-центрированного Куба устойчив к холодному разрушению. Размер зерна металла важен для предела текучести, сопротивления хрупкому разрушению и температуры перехода вязкой хрупкости.

Измельчение зерна значительно снижает критическую температуру хрупкости. Процесс течения металла зависит от среднего расстояния, на котором перемещается дислокация, прежде чем она блокируется на границах зерен. Для риса. 2. 11 показана зависимость i0tr от размера частиц. В мелкозернистых образцах предел текучести меньше, чем разрывное напряжение. Мелкозернистые, т. е. большие параметры d1 / 2, большие AA=aotr-ot. Если размер частиц больше чем C / CR, то хрупкие отказы произойдут из-за этих условий испытания(температуры, скорости, etc.).да что с тобой такое? Изменяя технологию плавки и литья, пластической деформации и термообработки, можно влиять на размер зерна, тем самым контролируя свойства и холодостойкость металла.

Смотрите также:

Методические указания по материаловедению

Наклеп и рекристаллизация	Упругая и пластическая деформация
Металлографические методы испытаний	Хрупкое и вязкое разрушение