Сплавы с резко неоднородной структурой (полосчатость, смесь зерен различной длины) могут иметь существенно заниженную (в два и более раз) жаропрочность. Это соответствует положениям А.А. Бочвара о растворно-осадительном механизме пластической деформации и необходимости упрочнения поверхностей раздела как внутри-, так и межкристаллитных.
Высокая релаксационная стойкость, т.е. отсутствие самопроизвольного снижения напряжений в деталях, для которых в условиях эксплуатации запрещено изменение размеров, необходима для болтов фланцевых соединений, поршневых колец двигателей внутреннего сгорания, дисков, туго посаженных на вал, и т.д.
5.3. Сопротивление разрушению, время до разрушения и пластичность при длительных статических нагрузках.
При длительных статических нагрузках значительную опасность может представлять преждевременное разрушение. У многих деталей из конструкционных сталей и сплавов на алюминиевой и титановой основе наблюдается склонность к замедленному разрушению. Многие металлы и жаропрочные стали и сплавы при высоких температурах обнаруживают при длительных статических нагрузках значительное понижение прочности, пластичности и вязкости.
Замедленное разрушение конструкционных материалов. Под замедленным разрушением подразумевают разрушение, наступающее, как правило, при нормальной температуре, в напряженной системе за время, на несколько порядков большее, чем необходимое для развития упругой деформации, и обычно при таких средних напряжениях, которые меньше кратковременной прочности данной детали или материала. Особенностью замедленного разрушения является то, что оно происходит в напряженной системе без подгружения внешними силами во время развития процесса разрушения.
Характерным признаком замедленного разрушения является макрохрупкий излом детали (образца) с четким очагом разрушения; у металлических материалов трещины замедленного разрушения обычно распространяются преимущественно по границам зерен.
В отдельных случаях замедленное разрушение характеризуется “взрывным” окончанием процесса, что указывает на значительный запас упругой энергии при напряжениях, вызвавших разрушение. Замедленное разрушение наблюдалось на самых различных материалах: силикатных стеклах, фарфоре, различных пластмассах, сталях и цветных сплавах.
Склонность к замедленному разрушению проявляется обычно у высокопрочных материалах в деталях сложной формы или крупных размеров с неблагоприятно расположенным относительно направления растягивающих напряжений волокном, в жестких сварных соединениях под воздействием внутренних (иногда в сочетании с монтажными и т.д.) растягивающих напряжений и в некоторых других случаях, когда в условиях достаточно податливой системы напряжения со временем не релаксируют и исходные микро- или макротрещины постепенно развиваются, приводя иногда к взрывообразному разрушению.
В лабораторных условиях замедленное разрушение удается воспроизвести, если исследуемый материал (образец) имеет нестабильную или неоднородную структуру или если неоднородные исходные условия испытаний, к которым можно отнести: нарушение оптимальных условий термической обработки (перегрев, отсутствие отпуска и др.), наводороживание, местную пластическую деформацию, воздействие жидких сред, в том числе коррозионно-нейтральных, наличие хрупких слоев на поверхности, а также неоднородность поля напряжений и т.д. Общим для всех этих состояний и условий является понижение пластической энергоемкости тела в целом (образца). При переходе к испытаниям тех же материалов, но в условиях или состояниях, способствующих равномерному распределению деформации по объему во времени, склонность материала к замедленному разрушению исчезает или уменьшается.
Для объяснения явления замедленного разрушения высказан ряд гипотез, основные из которых заключаются кратко в следующем:
Рис. 217. Типичная кривая замедленного разрушения при кручении для стали 30ХН3А (закалка с 11700 С, без отпуска).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.