Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

При выборе и приемочном контроле металлов и сплавов обычно применяют образец с концентратором напряжения U, в случае испытания металлов для ответственных конструкций следует применять образцы с концентраторами напряжений V и Т.

Под ударной вязкостью КС МДж/м, понимают работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора напряжения S, м: КС = K/Sfl. Ударная вязкость является интегральной характеристикой, содержащей работу зарождения трещины (а) и работу распространения вязкой трещины (а) : КС = + а.

Склонность к хрупкому разрушению в первую очередь определяется работой распространения трещины.

Чем больше йр, тем меньше возможность внезапного хрупкого разрушения. В настоящее время существует ряд методов раздельного определения Од и а.

Многие металлы (Рег W, Мо и др.), имеющие о. ц. к. или г. п. у. кристаллические решетки, в зависимости от температуры могут разрушаться как вязко, так и хрупко. Понижение температуры обусловливает переход от вязкого к хрупкому разрушению. Это явление получило название хладноломкости.

Температура перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому и наоборот получила название критической температуры хрупкости, или порога хладноломкости.

Зная порог хладноломкости и рабочую температуру эксплуатации материала, можно оценить его температурный запас вязкости, под которым понимают интервал температур между порогом хладноломкости и рабочей температурой. Чем больше температурный запас вязкости, тем меньше опасность хрупкого разрушения.

Порог хладноломкости определяют при испытании ударным изгибом надрезанных образцов для разных температур. Затем строят кривую зависимости ударной вязкости от температуры испытания (рис. 32.)

Хрупкий и вязкий характер разрушения при ударном изгибе для стали можно различить по виду излома. Порог хладноломкости определяют по проценту волокна (В, %) матовой, волокнистой составляющей в изломе.

нагруже-ниже Ов,

Разруше-действием

знакопе-

За порог хладноломкости принимается температура, при которой имеется 50 % волокна (рис. 32). Порог хладноломкости не является постоянной материала, а зависит от его структуры, условий испытания, наличия концентраторов напряжений, размера деталей и т. д. Чем выше прочность

Од, 2), тем выше порог хладноломкости.

Механические свойства при переменных (циклических) нагрузках

Металл, длительно испытывающий в работе многократные переменные и особенно знакопеременные нагрузки, разрушается при НИИ не только но и ниже Оо,2-ние металла под повторных или ременных напряжений называют усталостью металла.

При усталостном разрушении излом состоит из двух зон (рис. 33). Первая зона (2) имеет гладкую (притертую) поверхность и называется зоной усталости. Образование этой зоны происходит постепенно. Первоначально образуется микротрещина (трещина от усталости), которая развивается в макротрещину в результате многократно повторяющихся силовых воздействий на металл. После того как трещина усталости займет значительную часть сечения, происходит разрушение во второй части сечения - зона д о л о м а. Вторая зона (3) - долома - у хрупких металлов имеет кристаллическое, а у вязких - волокнистое строение.

Трещина чаще возникает на поверхности. Сопротивление металла циклическому нагружению характеризуется пределом выносливости, т. е. наибольшим напряжением, которое

Рис. 32. Зависимость KCU количества волокна в изломе {В) от температуры, и 1 - верхняя и нижняя границы критической температуры хрупкости, to - критическая температура хрупкости (порог хладноломкости)

может выдержать металл без разрушения за большое (специально устанавливаемое) число циклов N .(105 108 и более) *.

Предел выносливости чаще определяют на вращающемся образце гладком или с надрезом) с приложением изгибающей нагрузки, вызывающей знакопеременные напряжения (растяжение - сжатие) по симметричному циклу CTmln = Ornax (рИС 34).

Для определения предела выносливости испытывают не менее десяти образцов. Первый образец испытывают при напряжении о, (для стали Oi == = 0,6ajj), при этом определяют число циклов, вызывающих разрушение образца. Для второго и последующих образцов G.2, Og и т. д. каждый раз снижают или повышают на 20 или 40 МПа в зависимости от числа циклов, вызывающих разрушение первого образца.

Результаты испытаний наносят на диаграмму в координатах напряжение о - число циклов N в пропорциональном или логарифмическом масштабах (рис. 35). Горизонтальный участок, т. е. максимальное напряжение, не вызывающее разрушения при бесконечно большом числе перемен нагрузки, соответствует пределу выносливости. Пределы выносливости выражают в номинальных напряжениях и обозначают {R - коэффициент асимметрии цикла).

Наклонная часть кривой (рис. 35) характеризует ограниченную выносливость. Предел выносливости резко снижается при наличии концентраторов напряжений. Чувствительность а. к концен-

Циклом называют однократную смену напряжений, принимающих целый ряд значений. Различают симметричные ОтшУтах ~ - " " симметричные (асимметричные) циклы.

Рис. 33. Излом усталости! 1 - зона очага разрушения; 2 - зона стабильного развития трещины; 3 - зона долома; 4 - усталостные бороздки, которые отражают последовательное положение растущей трещины