Прочность - граница
Cтраница 4
В ряде случаев именно в этой области работают металлы огневых стенок агрегатов ЖРД. При таких температурах прочность и пластичность металлов начинают зависеть от скорости деформации. Это объясняется тем, что к основным видам деформации кристаллов - скольжению и двойникованию в высокотемпературной области - добавляется проскальзывание по границам зерен. Границы зерен являются слоями толщиной в, несколько атомов с особой структурой дислокаций, обеспечивающей непрерывный переход между кристаллическими решетками соседних зерен. Прочность границ сильнее, чем прочность собственно зерен, зависит от температуры материала и скорости деформации. Как показано на рис. 4.19, зерна по сравнению с их границами относительно менее прочны в области низких температур. Поэтому в этой области ( левее точки а пересечения графиков 1 к 2, соответствующей равной прочности зерен и их границ) пластичные металлы деформируются и разрушаются всегда непосредственно по зернам кристаллов. [46]
 |
Схема влияния температуры отпуска на ударную вязкость стали с высокой восприимчивостью к отпускной. [47] |
Существует несколько объяснений природы этого дефекта. При высоком отпуске по границам зерен происходит образование и выделение дисперсных включений карбидов. Приграничная зона зерна обедняется легирующими элементами. При последующем медленном охлаждении происходит восходящая диффузия фосфора из внутренних объемов зерна к границам. Приграничные зоны зерна обогащаются фосфором, прочность границ понижается, ударная вязкость падает. [48]
Аналогичные данные получены и по другим сплавам. Они свидетельствуют о необходимости учета для характеристики типа разрушения всех факторов, определяющих долговечность при термической усталости. Неучет одного из них может привести к неправильным выводам о причинах разрушения. Необходимо отметить, что указанные факторы-амплитуда деформации, длительность и температура цикла являются основными, но не единственными, определяющими вид разрушения. Не изменяя в целом общих закономерностей, большое значение имеют технологические и эксплуатационные факторы, например, способ и режим выплавки металла, влияние среды, защитные покрытия. Так, вакуумная выплавка никелевого сплава существенно повышает прочность границ, зерен, вследствие чего в одних и тех же условиях нагружения смещается область значений величин Де, тах, ц, в которой разрушение происходит по границам зерен. Наоборот, при активном повреждении границ зерен, например при эксплуатации в газовых средах или в случае склонности материала к межкристаллитной коррозии, разрушение от термической усталости почти всегда начинается по границам зерен. [49]
Зарождение усталостных трещин в композитах отличается от зарождения усталостных трещин в металлах только тем, что, кроме свободных поверхностей, играющих роль мест зарождения трещин, новым источником усталостных трещин в композитах служат разорванные волокна. Эта проблема, естественно, является более острой для случая хрупких волокон, наличия хрупких покрытий на волокнах или хрупких продуктов реакций на поверхностях раздела. Важно, что зарождение трещин происходит во внутренних точках и не без труда поддается наблюдениям или контролю методами неразрушающих испытаний. Будут ли усталостные трещины зарождаться на самом деле у разорванных волокон или нет, зависит от величины соответствующего коэффициента интенсивности напряжений, который пропорционален диаметру волокна ( длине начальной трещины) и амплитуде напряжений. Последующий рост трещин определяется упругими свойствами, пределом текучести и характеристиками механического упрочнения компонентов, а также прочностью границы раздела волокна и матрицы и ее микроструктурой. [50]
Для формулировки условия зарождения микротрещин в терминах макроскопических параметров важными являются следующие общие для различных механизмов моменты. Прежде всего это известное положение, выдвинутое в 1930 - х годах А. В. Степановым [223] и подтвержденное многочисленными исследованиями, о необходимости пластического деформирования для возникновения микротрещин. Пластическая деформация, вызывая концентрацию напряжений у некоторых препятствий, приводит к образованию микротрещин при некотором значении локальных напряжений. В общем случае зарождение микротрещин по любому механизму, включая различные дислокационные модели, определяется не только локальными напряжениями за счет скопления дислокаций, но и наибольшими главными напряжениями оч. Однако при возникновении микротрещины в матрице по дислокационному механизму величина GI значительно меньше величины прочности матрицы, в результате основной вклад в зарождение микротрещин вносят локальные напряжения, вызванные концентрацией дислокаций у препятствий. Поэтому, как правило, величиной TI пренебрегают и критерий зарождения формулируют в терминах эффективных напряжений. В случае зарождения микротрещин на включениях, прочность которых или прочность границы матрица - включение относительно невелика, вкладом растягивающих напряжений пренебречь нельзя. [51]
Страницы: 1 2 3 4