- •Воронеж 2015
- •Введение
- •1. Историческая справка
- •2. Факторы, определяющие прочность
- •2.1. Влияние строения кристалла на прочность
- •2.2. Влияние способа получения детали на прочность
- •2.3. Роль обработки готовой детали
- •2.4. Роль условий эксплуатации
- •3. Физическая сущность деформации и разрушения
- •3.1. Взаимосвязь напряжения и деформации
- •3.3. Кинетика деформации и разрушения
- •3.4. Сдвиговой механизм потери устойчивости по Френкелю
- •4. Прочность отожженных кристаллов
- •5. Пластическая деформация скольжением и двойникованием
- •6. Упрочнение с помощью дислокаций
- •7. Природа деформационного упрочнения
- •8. Упрочнение сплавов
- •9. Общая характеристика разрушения
- •10. Вязкое разрушение
- •11. Хрупкое разрушение
- •12. Физика разрушения
- •13. Анализ структуры изломов
- •13.1. Общие положения
- •13.2. Строение изломов
- •13.3. Виды изломов
- •13.3.1. Хрупкие и полухрупкие изломы
- •13.3.2. Пластичные изломы
- •13.3.3. Усталостные изломы
- •13.4. Дефекты материала в изломе
- •13.4.1. Флокены в изломе
- •13.4.2. Белые пятна
- •13.4.3. Усадочная рыхлость
- •13.4.4. Серебристые полоски
- •14. Разрушение при ползучести
- •15. Разрушение при усталости
- •15.1. Трещинообразование при усталости и факторы, определяющие выносливость
- •15.2. Структурные изменения при усталости
- •15.3. Природа усталостного разрушения
- •15.4. Влияние различных факторов на характеристики выносливости
- •16. Прочность металлов в поверхностно-активных средах
- •17. Механизмы торможения развития трещины
- •18. Оценка металлов по их свойствам
- •18.1. Оценка металлов по их механическим свойствам
- •18.2. Оценка конструкционной прочности металлов по механическим свойствам
- •18.3. Оценка однородности и стандартности испытаний
- •18.4. Способы повышения конструкционной прочности
- •19. Прочность композиционных материалов
- •20. Зависимость скорости движения дислокаций от напряжений
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
18. Оценка металлов по их свойствам
18.1. Оценка металлов по их механическим свойствам
Эта оценка должна предусматривать наличие определенной если не количественной, то качественной связи между механическими параметрами и поведением металла в реальных условиях работы.
При сравнении металлов возникают противоречия. Если δ1 > δ2, то это не значит, что первый лучше обрабатывается давлением, чем второй, так как возможно, что Ψ1 < Ψ2. Повышением σв стали 30ХГСА свыше 1500 МПа можно вызвать снижение прочности. По значениям σв и σ0,2 для гладкого образца нельзя гарантировать надежность детали с надрезом.
Эти противоречия связаны:
- с неодинаковостью напряженного состояния в образце и в реальных деталях;
- с большей однородностью деформации образца при испытаниях, чем у детали в реальных условиях;
- с наложением нескольких видов деформации (растяжение, удар, кручение и т.д.) в реальной детали;
- с разнообразием форм деталей;
- с выборочностью партий металла для испытаний (весь металл не контролируется в полном объеме).
Поэтому чаще всего идут по пути определения наиболее общих свойств металла в предварительных испытаниях, с дальнейшим расширением круга изучаемых свойств, с конкретизацией условий испытаний, учитывающих конструкционные и технологические особенности.
18.2. Оценка конструкционной прочности металлов по механическим свойствам
Эта оценка может быть объективной при идентичности условий испытаний и реальных условий работы конструкции. Правильность выбора условий лабораторных испытаний может быть оценена по сходству изломов образца и детали.
Статическое нагружение при комнатной температуре предусматривает определение трех величин:
- нагрузка, при которой образец дает недопустимую пластическую деформацию σ0,2, σт;
- нагрузку разрушения;
- предельную упругую (податливость) или пластическую (пластичность конструкции) деформации.
Конечно же важно учитывать и условия нагружения (растяжение, сжатие, кручение и т.д.) образца и детали, а также текстуру и другие формы анизотропии.
Длительные статические нагрузки при повышенных температурах характеризуются также тремя параметрами:
- пределом ползучести;
- количество часов, выдерживаемых материалом, до разрушения при данной нагрузке и температуре;
- максимальной пластичностью при разрушении.
Обязателен анализ изломов и сравнение прочностных характеристик с пластическими, так как в условиях длительных статических нагрузок разрушение можно рассматривать как чрезмерную деформацию. Уточняющими факторами могут быть: окружающая среда, скачки температур, неоднородность нагружения и т.п.
Повторные знакопостоянные и знакопеременные нагрузки при нормальной температуре характеризуются пределом выносливости σ-1 для гладких и надрезанных образцов с учетом асимметрии циклов, состояния поверхности и окружающей среды.
18.3. Оценка однородности и стандартности испытаний
Необходимость такой оценки очевидна, так как дает возможность установить различие в примесном составе от плавки к плавке. Кроме того, при разработке новых сплавов определение их характеристик ведется в лабораториях по точно проверенному материалу. Все это требует статистического подхода к данным механических испытаний, например, путем построения частотных кривых. Чем уже спектр распределения, тем надежнее данные испытаний. Часто новые сплавы с аномально высокими свойствами не выдерживают сравнения по стабильности свойств с известными материалами и по этой причине не могут конкурировать с ними.
Проводят три вида испытаний: лабораторные, натурные и стендовые.