Усталость металлов. Деформация и разрушение при длительном статическом нагружении. Механические свойства при ударных нагрузках, страница 24

Последний способ является наиболее наглядным и полным, но зато требует непрерывного измерения деформации вплоть до разрушения.

При изучении поведения жаропрочных сталей и сплавов недостаточно только опытов на ползучесть, но необходимы также опыты с доведением материала до разрушения, с последующими фрактографическими исследованиями.

Результаты таких опытов для гладких и надрезанных образцов из сталей различного состава приведены на рис. 19.10, а, б, и в.

Третья сталь (рис. 19.10, в) наиболее быстро становится хрупкой при длительных выдержках, что характеризуется сильным падением ее сопротивления разрушению при увеличении длительности пребывания под нагрузкой.

Вторая сталь (рис. 19.10, б) обладает меньшим понижением сопротивления разрушению со временем и потому меньшей склонностью к хрупкости.

Первая сталь (рис. 19.10, а) практически вовсе не склонна к хрупкости, ввиду того, что падение сопротивления разрушению происходит достаточно медленно. Интересные данные получены при сопоставлении поведения гладких и надрезанных образцов. Как показывают данные, прочность надрезанных образцов у третьей стали значительно ниже, чем гладких, у второй стали надрезанные образцы мало отличаются по прочности от гладких и, наконец, у первой стали прочность надрезанных образцов все время остается более высокой, чем прочность гладких.

Надо полагать, что первая сталь разрушается путем среза, третья – путем отрыва, а вторая сталь занимает промежуточное положение и может быть дает смешанный излом.

Глава 6. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ УДАРНЫХ НАГРУЗКАХ.

6.1. Основные понятия.

Переход от статических нагрузок к ударным, т.е. значительное повышение скорости нагружения, вызывает изменение всех свойств, связанных с пластической деформацией. Поэтому изучение свойств при ударных нагрузках следовало бы начинать с ударных пределов упругости и текучести, которые повышены по сравнению со статическими.

Однако из многочисленных методов ударных испытаний широкое практическое применение нашел почти исключительно ударный изгиб надрезанного образца с измерением ударной вязкости а_н.

Ударная вязкость играет большую роль при оценке качества металлов (главным образом сталей) и занимает особое место среди других механических характеристик. Одновременное влияние высокой скорости деформирования и надреза настолько усложняет напряженное и деформированное состояния, что строгий теоретический анализ ударной вязкости до сих пор не осуществлен.

В некоторых случаях, в особенности при наличии сложных условий нагружения в эксплуатации, ударная вязкость приобретает значение показателя поведения металлов в конструкции. Ударная вязкость во многих случаях отражает процессы, вызывающие хрупкость металла в различных условиях нагружения, в то время как стандартные статические характеристики при испытании на растяжение не меняются (табл.20.1).

Отпускная хрупкость сталей выявляется при испытании на растяжение с перекосом надрезанных образцов при20⁰С, при испытании на плоский изгиб дисков при низких температурах, а также по ударной вязкости при испытании на изгиб.

Таблица 20.1.

Механические свойства мелкозернистого и крупнозернистого железа при разных способах нагружения.

         Ударной вязкостью называется работа, затраченная на деформацию и разрушение ударным изгибом надрезанного образца, при испытании его на маятниковом копре. Для определения величины ударной вязкости эту работу принято относить к поперечному сечению образца в месте надреза.

Маятниковый копер для испытания образцов на ударный изгиб имеет массивный маятник, обладающий в поднятом состоянии определенным запасом потенциальной энергии. При падении маятника и разрушении образца часть работы затрачивается на деформацию и разрушение образца, а оставшаяся часть расходуется на подъем маятника после удара. Зная запас работы маятника до удара и измерив оставшуюся часть работы (по высоте подъема маятника после удара), можно подсчитать работу, затраченную на деформацию и разрушение образца. Для специальных исследований применяют также высокоскоростные копры.