Коэффициент чувствительности к концентрации напряжения при усталостных испытаниях определяется свойствами материала и в первую очередь запасом пластичности. При равной пластичности уменьшение чувствительности к концентрации напряжения приводит к увеличению усталостной прочности. Однако сами по себе значения этого коэффициента не определяют сопротивляемость материала знакопеременным нагрузкам, так как нечувствительными к внешнему надрезу могут оказаться и весьма хрупкие материалы (например, серый чугун, содержащий большое число внутренних надрезов), обладающие низкой усталостной прочностью.
Определенное значение для характеристики сопротивления материалов усталостному разрушению имеет так называемая циклическая вязкость. Циклическая вязкость представляет собой способность металла к необратимому поглощению энергии в процессе усталостного нагружения; ее величина определяется площадью петли гестерезиса, образующейся при циклическом нагружении на диаграмме напряжение – деформация. Предполагается, что при одинаковом пределе выносливости надежнее тот материал, который обладает большей циклической вязкостью. Хотя эта характеристика не получила большого распространения в практике машиностроения, некоторые исследователи указывают, что высокая циклическая вязкость должна способствовать гашению колебаний, возникающих при резонансных явлениях.
Помимо качества поверхности, характеризуемого наличием или отсутствием различных поверхностных дефектов, их размерами, формой и распределением, большое влияние на усталостную прочность оказывает уровень остаточных напряжений во внешних слоях материала. Сопротивление деталей знакопеременному нагружению может быть значительно повышено, если на их поверхности созданы сжимающие напряжения. Это достигается применением таких видов обработки, как обработка роликами, обдувка дробью, закалка с нагревом токами высокой частоты, цементация, азотирование и т.д. Наличие сжимающих напряжений на поверхности препятствует распространению (раскрытию) усталостной трещины, в результате чего увеличивается долговечность детали. Увеличение усталостной прочности при этом обусловлено также тем, что методы обработки, приводящие к получению остаточных сжимающих напряжений на поверхности, вызывают одновременное упрочнение внешних слоев.
Таким образом, затрудняется не только распространение усталостных трещин, но и их зарождение, связанное с пластической деформацией у поверхности.
Влияние структурных факторов на усталостную прочность, как отмечалось выше, сложным образом связано с их влиянием на прочностные характеристики при статическом нагружении. В общем случае упрочнение материала должно затруднять зарождение усталостных трещин, однако их распространение будет облегчено, если пластичность недостаточна для осуществления релаксации напряжения у вершины трещины путем пластической деформации. Имеются попытки найти количественную связь между усталостной прочностью материала и сочетанием прочностных и пластических свойств при статическом нагружении. Для некоторых материалов удалось установить довольно хорошую корреляцию между пределом выносливости и произведением статического предела прочности на величину относительного сужения в шейке. Тогда такие режимы обработки, которые приводят к одновременному увеличению прочности и пластичности (термомеханическая обработка), определяют и повышение сопротивления усталости материала. Если упрочнение сопровождается уменьшением пластичности, то влияние обработки, вызывающей такое изменение свойств, на усталостную прочность определенно предсказать невозможно.
Глава 2 ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ (ЭФФЕКТ РЕБИНДЕРА).
2.1. Формы проявления эффекта Ребиндера.
Механические свойства твердых тел – прочность, пластичность, износостойкость и т.д. – могут существенно изменяться под влиянием газов и жидкостей, соприкасающихся с поверхностью тела. Во многих случаях действие окружающей среды приводит к значительному уменьшению прочности твердых тел. В связи с этим изучение чувствительности механических свойств к действию среды представляет собой очень важную задачу современного материаловедения. Прикладное значение этой проблемы связано в основном со следующими причинами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.