Лекции_2 / 4) Механические свойства / 11_Crack

5. Виды разрушения

поликристаллических тел

•Если поверхность разрушения проходит внутри кристаллических зерен, то разрушение называют внутрикристаллитным

(внутризеренным, транскристаллитным), а если по границам зерен – то межкристаллитным (межзеренным, интер-

кристаллитным). Часто встречается и смешанное разрушение.

•В отличие от вязкого разрушения, хрупкое распространяется внутри отдельных зерен вдоль плоскости с наиболее плотной упаковкой атомов – плоскости скола.

•При ползучести выделяют два типа межзеренного разрушения:

разрушение клиновидной трещиной, обычно зарождающееся в точке встречи трех зерен, и кавитационное разрушение, при котором по границам образуются многочисленные мелкие поры, увеличивающиеся со временем, сливающиеся и приводящие к полному разрушению образца.

•Внешний вид хрупкого излома – светлый, а вязкого – матовый из-за наличия уступов, образующихся при пластической деформации.

6.Хладноломкость

•Понижение температуры обусловливает переход от вязкого к хрупкому разрушению. Это явление получило название

хладноломкости.

•Ниже некоторой температуры, которая называется критической температурой

хрупкости, или порогом хладноломкости tп.х., σт > Sк, и возникает хрупкое разрушение.

•Порог хладноломкости может характеризоваться также по 50 % вязкой

составляющей в изломе t50 или по величине ударной вязкости

KCU = 0,3 МДж/м2 (tKCU=0,3).

•Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Хрупкому разрушению способствуют все концентраторы напряжений. Вероятность хрупкого разрушения возрастает с ростом размеров образца – масштабный фактор

разрушения.

7.Масштабный фактор

•Металлургический фактор. С ростом размеров заготовок увеличивается неоднородность материала, затрудняется качественное проведение термической обработки по всему объему материала, снижается степень деформации при ковке, что отрицательно сказывается на механических свойствах материала (снижаются механические характеристики). Причем уменьшение их наблюдается по мере смещения от периферии к центру заготовки.

•Технологический фактор связан с различиями в свойствах поверхностного слоя деталей малых и больших размеров, формирующихся в процессе однотипной механической обработки.

•Статистический фактор связывают со статистической природой процесса усталостного разрушения. Это объясняется тем, что прочность структурных элементов материала вследствие его неоднородности изменяется случайным образом. С увеличением объемов детали увеличивается вероятность появления более слабых структурных элементов, что и приводит к снижению предела выносливости.

8.Усталостное разрушение

•Разрушение, возникающее под действием циклически изменяющихся напряжений, называется

усталостью.

•Усталость – следствие необратимых изменений дислокационной структуры, накапливаемых при циклической пластической деформации в вершине трещины.

•Многие металлы имеют предел выносливости σ–1, т.е. при напряжении ниже предела выносливости металл не подвержен усталостному разрушению

•Процесс зарождения усталостных трещин можно подразделить на несколько стадий. Первая стадия – развитие интенсивных полос скольжения – сдвигового образования на поверхности металла, состоящего из ряда следующих одна за другой задержанных дислокаций. Образование полос скольжения можно объяснить поперечным скольжением дислокаций.

•Деформационное упрочнение, создаваемое после каждого акта скольжения, препятствует обратному скольжению материала в той же плоскости, что приводит к образованию интрузий («вдавливаний») и экструзий («выдавливаний») – вторая стадия.

•Третья стадия – образование трещин и разрушение образца.