Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Явление хрупкости в сталях; наклеп, старение, неравномерное распределение напряжений,температурные воздействия, усталость материала. Ударная вязкость.






1. Явление хрупкости в сталях.

Хрупкость хар-ся разрушением материалов при небольших деформациях при значениях напр-ий ниже предела прочности.

Ударная вязкость. Испытания на ударную вязкость проводят на маятниковом копре, образцы сечением 10´ 10 мм, длина 60 мм. Склонность металла к хрупкому разрушению и чувствительности к концентрации напряжений проверяется испытанием на ударную вязкость. Ударная вязкость измеряется удельной работой, затрачиваемой на разрушение образца.

В надрезанном образце напряжения распределяются неравномерно, с пиком у корня надреза. Ударное действие на образец увеличивает возможность перехода металла образца в хрупкое состояние. Температура при которой происходит спад ударной вязкости (ниже 30 Дж/см2) принимается за порог хладноломкости. Браковочное значение ударной вязкости устанавливается ГОСТ. Чем ниже ударная вязкость, тем более хрупкий материал.

Работа стали при повторных нагрузках. Например, стальная подкрановая балка за смену испытывает несколько циклов нагрузки от работы крана. При работе материала в упругой стадии, повторное нагружение не отражается на работе материала, так как упругие деформации возвратимы.

При работе материала в упруго – пластической стадии повторная нагрузка ведёт к увеличению пластических деформаций. При достаточно большом перерыве упругие свойства материала восстанавливаются и достигают пределов предыдущего цикла. При этом упругие свойства материала повышаются. Это повышение упругих свойств называется наклёпом.

Наклёп связан со старением и искажением атомной решётки кристаллов с закреплением её в новом деформированном состоянии. При этом металл становится жёстким в результате уменьшения полных остаточных деформаций. При многократном непрерывном нагружении возникает явление усталости металла, выражающееся в снижении его прочности.

 
 

Рис.1.2. Диаграммы деформирования стали при повторном нагружении: а – в пределах упругих деформаций; б – с перерывом (после «отдыха»); в – без перерыва

У стали с увеличением числа нагружений прочность снижается, приближаясь к некоторой величине sвб, при котором разрушение не происходит. Эта величина называется пределом усталостной прочности или выносливостью. При величине 2 млн. циклов усталостная прочность мало отличается от ее предела, поэтому испытания на выносливость применительно к стальным конструкциям проводятся базе 2´ 106 циклов. Помимо числа циклов, усталостная прочность зависит от вида нагружения, который характеризуется коэффициентом асимметрии .

На вибрационную прочность влияют концентраторы напряжений (отверстия, выточки, щели и т. д.) – факторы, вызывающие искривление силового потока. При наличии концентраторов разрушение происходит путём хрупкого излома.

Повысить сопротивление усталостному разрушению конструкций можно рядом мероприятий: при отсутствии или незначительной концентрации напряжений в конструкции возможна замена малоуглеродистой стали на сталь повышенной прочности; в конструкции со значительной концентрацией напряжений необходимо сглаживание силового потока, предварительная вытяжка конструкций (например, обкатка подкрановых балок с допустимой нагрузкой), создание напряжений сжатия на поверхности металла (например, дробеструйная обработка), зачистка поверхности сварных швов.

Старение стали. С изменением температуры меняется растворимость входящих в сплав компонентов (азот, углерод и др.). При температурах ниже температуры образования феррита растворимость углерода ничтожна, но все-таки углерод имеет стремление выделиться при благоприятных обстоятельствах.

При выделении он образует цементит, который в твёрдой среде феррита располагается между зёрнами, укрепляя прослойки между ними. Таким образом, происходит упрочнение, отличающееся от различных видов термической обработки, получается неравномерным только по границам зёрен. Укреплённые прослойки повышают предел прочности и предел текучести, а так же уменьшают пластичность и ударную вязкость.

Рассматриваемое явление называется старением стали, так как выделение компонентов (углерод, азот и др.) и изменение прочности происходят в течении достаточно длительного времени. Выделению компонентов способствуют: механические воздействия (колебания и пластические деформации, которые приводят к изменению формы зёрен). Это явление называется механическим старением. Изменения температуры, приводящие к изменению растворимости компонентов и их выделению, приводит к физико-химическому или дисперсионному старению.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.