Напряжение и способы описания напряженного состояния. Пластическая деформация. Деформационное упрочнение. Чувствительность к надрезу и трещине. Деформационное разрушение при длительном статическом нагружении, страница 21

б) горячая деформация – дегазация.

а)

Температура деформации от комнатной до 500-600⁰С, т.е. холодная деформация происходит до температуры кристаллизации.

σ_В2< σ_В2

НВ₁<НВ₂ – это для чистых металлов.

б)Для твердых материалов может произойти охрупчивание:

Т_{гор.деф.}> 700⁰С;

(Н,%)₁>(Н,%)₂

Пластичность может возрастать:

δ₁, ψ₁< δ₁, ψ₁

Пример: рельсовая сталь, инструментальная сталь Р6М5.

Внутренние надрывы (флокены) выглядят так:

  

Водород отвечает за:

·  изломы (избыток влаги) ;

·  трещины (избыток водорода).

Если N в стали много, то образуется не графит, а твердые частицы- тугоплавкие карбиды. Р6М5 происходит не при деформации, а при нагреве.

Такая структура нужна для повышения износостойкости.

Количество, форма и характер распределения структурных составляющих определяет все физические, химические, механические свойства металлов.

Водород является ответственным за замедленное разрушение металлов и сплавов.

При повышении % водорода разрушение происходит быстрее, чем при понижении содержания водорода

Замедление разрушения будет происходить за меньшее время в случае (б). Влияние среды испытания:

·  атмосфера воздух (27%О, 60%N)- окислительная среда;

·  атмосфера чистого водорода (может даже происходить упрочнение металла).

4.Воздействие жидких сред, в том числе коррозионно- нейтральных.

5.Наличие хрупких слоев на поверхности, а также неоднородность поля напряжений (перенос, внецентренность и т.д.)

Общим для всех этих состояний и условий является понижение пластической энергоемкости тела в целом. При переходе к испытаниям тех же материалов в условиях или состояниях, способствующих равномерному распределению деформации по всему объему во времени, склонность материала к замедленному разрушению исчезает или уменьшается. На склонность конструкционных сталей и некоторых титановых сплавов к замедленному разрушению  значительное влияние оказывает насыщение водородом. Причиной растрескивания латуней при хранении или эксплуатации является избирательная коррозия на поверхности изделий в сочетании с остаточными растрескивающими напряжениями. Для объяснения явления замедленного разрушения высказан ряд гипотез, основные из них:

1.  под воздействием коррозионных или поверхностно- активных сред на материал, находящийся под действием растягивающих напряжений, происходит уменьшение прочности и образование трещин. Чаще всего по границам кристаллов.

2.  в связи с тепловыми колебаниями атомов возможно флуонтационное изменение прочности в микрообъемах. В моменты, когда прочность тела в микрообъеме станет ниже напряжений, действующих в данном объеме, произойдет скачкообразное развитие микротрещины. С повышением температуры испытания повышается подвижность атомов и облегчает развитие замедленного разрушения.

3.  в связи со структурной неоднородностью материала при нагружении происходит неоднородное развитие пластической деформации во времени. Неоднородные по свойствам слои или отдельные структурные составляющие деформируются с резкой скоростью и в различной степени. Это приводит к разгрузке одних и к перегрузке других участков материала, в последних создаются условия, благоприятные для образования трещин.

В общем случае замедленное разрушение происходит за счет встречных процессов, таких как:

·  падение во времени сопротивления материала σ_с;

·  повышение растягивающих напряжений σ_н в отдельных объемах материала во времени.

а) уменьшение сопротивления материала σ_с во времени при постоянном  напряжении;

б) увеличение напряжения σ_н во времени при постоянном сопротивлении материала.

Из термодинамических необратимых процессов известно, что в замкнутой системе скорость протекания различных процессов уменьшается и стремиться к постоянной величине или к 0. Этому положению соответствуют (если пренебречь рассеянием тела из системы) такие процессы, как релаксация напряжений, первая и вторая стадия ползучести и др. Чтобы без внешнего нагружения скорость деформации в системе увеличивалась, необходим источник упругой энергии внутри самой системы.

Таблица 5. механические свойства чистых металлов.