2.5. Усталостные разрушения.

Они происходят при многократном приложении нагрузок, вызывающих напряжение гораздо меньшее предела текучести материалов. Способность материала воспринимать повторные знакопеременные нагрузки без разрушений называется усталостной прочностью.

До 80% деталей машин, воспринимающих циклические нагрузки, выходят из строя по причине усталостных разрушений.

Внешним проявлением усталости является возникновение и распространение усталостных трещин при многократных нагрузках. Данные трещины наиболее интенсивно образуются в местах расположения концентраторов напряжения (следы от механической обработки). В зависимости от условий эксплуатации и методов обработки, усталостные трещины могут образовываться как на поверхности, так и на некотором расстоянии от неё. В настоящее время не существует единой общепринятой теории усталостного разрушения. Наибольшее распространение получила теория дислокаций, согласно которой причинами зарождения усталостных трещин является:

а) взаимные дислокации в нагромождениях;

б) взаимные дислокации, движущихся в пересекающихся системах скольжения;

в) отсутствие препятствий для перемещения дислокаций.

Нагромождение дислокаций возникает из-за препятствий их движению:

- границы блоков и зёрен;

- чужеродных включений, в т.ч. легирующих металлов.

При взаимодействии дислокаций упругая энергия концентрируется в определённом участке детали. При достижении максимально допустимой концентрации упругой энергии в локальном объёме происходит пластическая деформация, вследствие которой и образуется зародыш трещин.

Существует 2 взгляда на причины образования усталостных трещин:

1. Разрушение в результате исчерпания пластичности металла.

2. Разрушение в результате перенаклёпа (преупрочнения) материала впереди трещины.

Зависимость усталостной прочности от св-в материала описывается следующими эмпирическими формулами.

- временное сопротивление, НВ –твёрдость по Бринелю

А, В, с,d– коэф-т

1. 2.6. Пластические деформации и разрушения. Ползучесть. Старение

Они связаны достижением или превышением _тили_всоответственно у пластичных или хрупких материалов. Данные повреждения явл. следствием нарушения правил эксплуатации изделия (перегрузки, неправильное управление, аварийные ситуации и т.д.). Иногда пластическим деформациям и разрушениям предшествуют износ, ползучесть, приводящие к изменению размеров детали или свойств материала. Вследствие этого уменьшается запас прочности ДМ и происходит разрушение. Пластич. деформ. могут возникнуть и при трении, когда контактные напряжения превышаютт. В результате этого изменяются размеры ДМ, но объём их остаётся неизменным.

Ползучесть – разрушение и деформация ДМ, работающих при высоких темпер-рах и достаточно высоких нагрузках. р<т, гдер – рабочее напряжение,т – предел текучести.

При ползучести наблюдается изменение формы деталей машин, при сохранении общего объёма, но данные изменения формы является недопустимыми. Своства материалов сопротивляться ползучести в области высоких температур называют жаропрочностью.

Старение – изменение физико-химических свойств материалов (конструкционных и эксплуатационных) в процессе эксплуатации или при хранении под воздействием внешней среды. Из конструкционных материалов старению наиболее подвержены низкоуглеродистые стали. Результатом старения является повышение прочности, твёрдости и порога хладноломкости с одновременным понижением пластичности и ударной вязкости.

Различают термическое и деформационное старение.

Термическое происходит при ускоренном охлаждении с температуры 650-700 °С и наблюдается при сварке и охлаждении тонких листов после прокатывания.

Деформационное наблюдается после пластической деформации, если она происходит при температурах, ниже температур рекристаллизации материалов. При этом свойства стали меняются в течении 15-16 суток при температуре 20°С или в течении нескольких минут при температуре 200-300°С.