Cтраница 5
Известно, что в охрупченных сталях усталостные трещины возникают раньше, чем в металлах в исходном состоянии, и распространяются они при меньшей энергии. По характеру распространения усталостные трещины в состаренных сталях также отличаются: они более ветвистые, их критический размер значительно меньше 1 мм, тогда как у несостаренных сталей критические размеры усталостных микротрещин составляют около 2 - 2 5 мм. Эти особенности роста усталостных трещин, вероятно, приводят к более быстрому разрушению состаренного металла эксплуатированных труб и. Экспериментально эти особенности новых и старых сталей были использованы для определения степени охрупчивания металла труб длительно эксплуатируемых МН. Нагружение этих образцов также проводили при трех амплитудах: foi 27 мм, fa 37 мм и / Ьз - 62 мм. Частота колебания у при всех амплитудах была постоянна и составляла 46 циклов в минуту. [61]
Увеличение жесткости напряженного состояния с ростом усталостной трещины проявляется практически всегда в сочетании с другими эффектами, например, с упрочнением материала у вершины усталостной трещины и торможением трещины границей зерна. Так, результаты испытаний на изгиб с вращением гладких образцов из низкоуглеродистой феррито-перлитной стали показали: если снимать электрополированием с поверхности образца слои различной толщины, постепенно приближаясь к толщине слоя, равной глубине нераспространяющейся усталостной микротрещины, то жесткость напряженного состояния у такой трещины будет постепенно уменьшаться, одновременно снижая разрушающие напряжения. [62]
В настоящее время ясно, что закономерности РУТ связаны с процессами, происходящими в зоне пластической деформации у вершины трещины. Изменение размеров зоны пластической деформации у вершины усталостной трещины на первой и второй стадиях периода распространения трещины во взаимосвязи со структурным состоянием материала хорошо иллюстрирует рис. 4.19. В этой зоне пластической деформации распространяющейся трещины происходит вторичная эволюция дислокационной структуры сформированной в периоде зарождения усталостных микротрещин. [63]
По мере нагружения происходит изменение остаточных напряжений во всех рассматриваемых зонах образца, однако скорости этих изменений различны. Если в шве и основном металле она практически постоянна, то в ЗТВ скорость роста остаточных напряжений максимальна на начальной стадии нагружения. К моменту появления усталостных микротрещин остаточные напряжения во всех зонах сварного соединения выравниваются. Параллельно с измерением остаточных напряжений производились замеры микротвердости на сварных соединениях. По мере увеличения числа циклов нагружения микротвердость до определенного предела равномерно повышается, а затем начинает резко падать. Этот факт объясняется повышением пористости металла в результате коагуляции вакансий и образованием микротрещин. [64]