Важная особенность устойчивых полос скольжения – их ограниченная протяженность, обычно меньшая диаметра зерна. По-видимому, при малых амплитудах напряжения приводится в действие не вся плоскость скольжения, а лишь ограниченная активная зона. Следы деятельности этих зон четко выявляются в зернах, скольжение в которых идет по двум или более системам. Активная зона при этом может переходить от одной системы скольжения к другой короткими ступеньками.
Вторая стадия.
При числе циклов нагружения порядка 105 в местах пересечения активных зон с поверхностью образца образуются выступы и впадины, следы которых видны и на электронномикроскопических снимках реплик, снятых с поверхности образцов. Глубина впадин составляет 10-4 - 10-5 см.
Третья стадия.
Сущность этой стадии, возникающей почти одновременно с предыдущей, заключается в проникновении указанных повреждений поверхности в глубь активных зон, которые превращаются при этом в узкие трещины. Последние не выходят за пределы ограниченных активных зон, в которых они возникли. Причина остановки трещин, по-видимому, пересечение их с плоскостями скольжения, действующими в других направлениях.
Четвертая стадия.
Образовавшиеся ранее узкие трещины нарушают сцепление между соседними субзернами металла, и становится возможным относительное смещение их, т.е. объемов зерна, ограниченных со всех сторон полосами скольжения. Эти смещения субзерен и связанное с ними образование подповерхностных трещин вызывают местное отслаивание или отколы на поверхности образца.
Пятая стадия.
Заключительная стадия процесса характеризуется образованием трещины значительного размера (главной), которая, начинаясь от одной из узких трещин, скачками движется через зерно, поглощая возникшие ранее нарушения сплошности материала.
Усталостный излом обладает специфическими признаками, отличающими его от излома, получаемого при статическом нагружении. На рис. 210, где схематически показана типичная картина
Рис. 210. Строение излома.
излома при усталости, можно выделить две зоны. Первая – АВС – след распространения собственно усталостной трещины, который характеризуется чаще всего примерно концентрическими контурами, обозначающими последовательные позиции фронта трещины. Фокус этих контуров находится в месте зарождения А усталостной трещины. Поверхность этой зоны гладкая, притертая. Такой характер поверхности – результат наклепа, вызываемого повторяющемся нажатием двух поверхностей трещины одна на другую или их взаимным смещением при перемене знака напряжения. Вторая зона – ВСD – результат заключительной стадии усталостного разрушения, протекающей в зависимости от условий испытания по вязкому или хрупкому механизму, характерному для статического разрушения. Соответственно излом в этой зоне имеет либо волокнистый, либо кристаллический вид.
1.4. Образование и распространение усталостных трещин.
Усталостное разрушение, как и всякое другое, включает зарождение и распространение трещин. Как показывают рассмотренные выше экспериментальные результаты, образование трещин связано с выступами и впадинами на поверхности образца (детали), появляющимися на ранних стадиях усталостного испытания. Таким образом, вопрос о механизме образования усталостных трещин сводится, по существу, к пониманию процессов, вызывающих появление характерных для циклического нагружения особенностей рельефа поверхности, так как тонкие полосы скольжения во внутренних зернах образца, как правило, не связаны с возникновением трещин.
Уже само возникновение полос скольжения, вызывающих образование выступов и провалов на поверхности, указывает на дислокационный механизм процесса. Попытки связать процесс усталостного разрушения с движением точечных дефектов неубедительны, поскольку усталостное разрушение наблюдается даже при столь низких (гелиевых) температурах, при которых диффузионные процессы практически исключены.
Хотя дислокационная природа процессов, приводящих к образованию поверхностных выступов и впадин, вряд ли вызывает сомнения, современная теория усталости не имеет в своем распоряжении достаточно разработанной модели, применение которой позволило бы объяснить совокупность экспериментальных фактов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.