Зарождение - очаг - разрушение
Cтраница 1
Зарождение очагов разрушения в окрестности внешней поверхности происходит преимущественно в местах скопления межзеренных включений. Повторные нагрузки инициируют скачкообразное развитие зародившихся трещин до критического значения и их последующее распространение на всю толщину стенки образца, причем росту за-критической трещины предшествует формирование свободных поверхностей в узкой зоне пластического течения в вершине трещины. Если во внешнем слое металла реализуется хрупкий нормально ориентированный излом путем межзеренного разъединения и внутризеренного скола по кристаллическим плоскостям, то в окрестности внешней поверхности разрушение является вязким, происходит в результате сдвига и формирует ямочную структуру с вытянутыми кромками в результате относительного смещения зерен по плоскостям скольжения. [2]
 |
Диаграммы пластичности. [3] |
Локализация деформаций в очагах фактического контакта при трении скольжения облегчает процесс зарождения очагов разрушения. [4]
Развитие микротрещины в макротрещину происходит вследствие пластической деформации в ее вершине при большем напряжении, чем в момент зарождения очага разрушения. Поэтому в металле при определенных условиях микротрещины могут не развиваться и не оказывать отрицательного влияния на работоспособность сварного соединения. [5]
Среднеуглеродистые стали ( типа стали 45), улучшаемые конструкционные стали ( типа стали 40Х), высокопрочные мартенситностарею-щие стали ( типа стали ОЗН18К9М5Т - ВД) разрушаются преимущественно в результате хрупкого отрыва с реализацией механизма скола, причем механизм разрушения практически не зависит от числа нагружении и лишь при заметном увеличении показателей пластичности и вязкости материала начинает проявляться зависимость механизма разрушения от числа нагружении. Зарождение очагов разрушения в окрестности внешней поверхности происходит преимущественно в местах скопления межзеренных включений. [7]
Указанные варианты являются двумя возможными предельными случаями хрупкого и чисто вязкого разрушения. Практически приходится встречаться с промежуточными состояниями, когда зарождению очагов разрушения предшествует заметная деформация, а образование, микроповреждений может начаться в конце первого, на втором или в начале третьего периода ползучести. Таким образом, возможны случаи, когда ни аь ни сг / не могут служить критерием длительной прочности. [8]
Забегая вперед, укажем, что в механике контактного разрушения также применяют критерии Гриффитса и Ирвина. Классическая формулировка упускает важные стадии деградации материала, накопления микроповреждений, зарождения очага разрушения ( исходной трещины), не оценивается также предельное состояние тела без трещины. [9]
К, преобладающим фактором разупрочнения становится динамический возврат ( динамическая рекристаллизация на месте), а также динамическая рекристаллизация, обусловленная значительной подвижностью границ зерен. Перечисленные обстоятельства мешают накоплению дефектов, ответственных за упрочнение, не обеспечивают кинетических условий для возникновения перенапряже - ний и зарождения очагов разрушения. Кроме того, диффузионный массоперенос, необходимый для возникновения пор, еще недостаточно выражен, поэтому диффузия не может повреждать металл с необходимой скоростью. Образование и развитие пор на дефектах структуры в данной области температур чрезвычайно затруднены из-за достаточно большой скорости перемещения границ. Таким образом, наблюдающаяся при 720 К очень высокая пластичность - результат подавления процессов разрушения за счет интенсификации аккомодационных каналов различной природы и преобладания динамической активности структурных элементов ( границ зерен и субзерен особенно) над конкурирующими процессами диффузионного порообразования. Согласно данной точке зрения, увеличение скорости перемещения элементов структуры ( при сохранении диффузии на прежнем уровне) должно тормозить разрушение, а ослабление - способствовать ему за счет облегчения диффузионного порообразования, роста и слияния пор на элементах дефектной структуры. [10]
В случае вязкого разрушения образование микротрещин подготавливается в процессе пластической деформации. Пластическая деформация приводит к зарождению очагов разрушения как за счет образования разного рода дефектов, способствующих разрыхлению металла ( ослабление межатомных сил связей), так и за счет высоких внутренних напряжений, возникающих вследствие неоднородного протекания пластической деформации. Таким образом, пластическая деформация повышает возможность преодоления внутренних сил связей, существующих в твердом теле, нормальными напряжениями растяжения. В случае вязкого разрушения образование микротрещин подготавливается в процессе пластической деформации действием касательных напряжений. При значительных пластических деформациях силы сцепления на площадках скольжения из-за разрыхления материала снижаются и в предельном случае можно предположить, что разрушение есть результат действия касательных напряжений. [11]
Итак, разрушение в условиях импульсных нагрузок представляет собой процесс, происходящий с определенной скоростью, а кинетика нагружения, образования и развития микропор имеет нелинейный характер. В условиях более высоких скоростей нагружения поры в материале могут зарождаться по диффузионному механизму, а затем увеличиваться в размерах по механизму вязкого роста. Однако общим является то, что во всех случаях процесс зарождения очагов разрушения обусловлен распределением по размерам наиболее слабосвязанных с матрицей включений, а это является, по-видимому, единственным наиболее важным свойством материала, контролирующим разрушение. [12]
ГПа имеет некоторые отличия по сравнению со среднеуглеродистыми конструкционными сталями. Образованию очагов разрушения ( рис. 2.63) предшествует локализация пластических деформаций в области механических дефектов на внешней поверхности, где и формируется фокус разрушения. При повторных нагрузках трещина распространяется из фокуса в виде полуокружности к внутренней поверхности цилиндрического слоя, а также прямолинейно вдоль образующей цилиндра, формируя излом кристаллической структуры со множеством фасеток скола, что свидетельствует о хрупком характере разрушения. Механизм зарождения очагов разрушения у высокопрочных мартенситностареющих сталей такой же, как для улучшаемых сталей, однако присутствует существенная особенность разрушения. Она связана с ветвлением трещин при интенсивном выделении накопленной при предыдущих нагружениях упругой энергии в зоне разрушения, что сопровождается образованием хрупких, ориентированных по нормали к внешней и внутренней поверхностям изломов, имеющих мелкую кристаллическую структуру, и множественным дроблением металла. [13]
ГПа имеет некоторые отличия по сравнению со среднеуглеродистыми конструкционными сталями. Образованию очагов разрушения ( рис. 2.42) предшествует локализация пластических деформаций в области механических дефектов на внешней поверхности, где и формируется фокус разрушения. При повторных нагрузках трещина распространяется из фокуса в виде полуокружности к внутренней поверхности цилиндрического слоя, а также прямолинейно вдоль образующей цилиндра, формируя излом кристаллической структуры со множеством фасеток скола, что свидетельствует о хрупком характере разрушения. Механизм зарождения очагов разрушения у высокопрочных мартенситно-стареющих сталей такой же, как для улучшаемых сталей, однако присутствует существенная особенность разрушения. [14]
Однократным и многократным нагрузкам ( от 1 до 5 ГПа) продуктами детонации низкоплотных КВВ подвергались среднеуглеродистые ( типа стали 45), улучшаемые ( типа стали 40Х) и высокопрочные ( типа стали ОЗН18КМ5Т - ВД) стали. В условиях более высоких скоростей нагружения, поры в материале могут зарождаться по диффузионному механизму, а затем увеличиваться в размерах по механизму вязкого роста. Однако общим является то, что во всех случаях процесс зарождения очагов разрушения обусловлен распределением по размерам наиболее слабосвязанных с матрицей включений, а это является, по-видимому, единственным наиболее важным свойством материала, контролирующим разрушение. [15]
Страницы: 1 2