Конструкционных материалов

СОРБЦИОННАЯ И КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ

Лекция N 5

В процессе работы машин их детали испытывают воздействие циклических нагрузок. Под действием циклической нагрузки в материале детали накапливаются необратимые изменения, обус­ловливающие возникновение макроскопической трещины, посте­пенное развитие которой приводит к излому.

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, полу­чил название – усталость.

Результат этого процесса, заключа­ющийся в полной потере прочности или работоспособности нагру­жаемого изделия вследствие распространения усталостной трещи­ны, принято называть усталостным разрушением.

Стадии процесса усталостного разрушения:

· Стадия №1

o Образование микроскопических и субмикроскопических дефектов

o Слиянием субмикроскопических трещин и создание условия для развития прогрессирующей макроскопической трещины

Число циклов нагружения, приходящееся на эту стадию, называемую инкубацион­ным периодом, составляет 60-90% от полного числа циклов до излома.

· Стадия №2

o Прогрессивное развитие ма­кроскопической трещины

Составляет меньшую долю в суммар­ном числе циклов до излома.

· Стадия №3

o Доломка

Число циклов напряжений или деформаций, выдержанных из­делием до образования усталостной трещины определенной про­тяженности или до усталостного разрушения, характеризует цик­лическую долговечность изделия.

При одновременном воздействии на материал изделия цикли­ческой нагрузки и агрессивной среды не только значительно сокращается число циклов до излома, но и качественно изменяется ме­ханизм разрушения.

Механизм усталостного разрушения конструкционных матери­алов в сорбционно-активных и коррозионно-активных средах дос­таточно сложен и в значительной степени определяется режимом нагружения, величиной действующих напряжений, видом напряженного состояния, физико-химическими свойствами материала и контактирующей с ним среды.

Снижения сопротивления усталости металлов и сплавов в коррозионно-активных средах, обладающих свойствами электролита, являются анодные процессы, локализующиеся в местах концент­рации напряжений.

Между дном концентратора и его стенками или поверхностью металла возникает разность потенциалов, т. е. образуется специфическая гальваническая пара. Вследствие анодного процесса растворения металла дно концентратора напряжений углубляется до тех пор, пока локальное на­пряжение в месте концентратора не станет больше предела теку­чести и не возникнет усталостная трещина.

Процесс коррозионно-усталостного разрушения металлов обыч­но протекает в три стадии.

· Первая характеризует период до воз­никновения трещины, в течение которого образуются специфичес­кие гальванические пары и возникают зародыши трещин.

· Вторая стадия характеризуется значительной потерей прочности из-за развития усталостных трещин.

· Третья стадия является чисто ме­ханическим разрушением оставшегося сечения изделия при напря­жениях, превышающих предел прочности металла.

Характерной особенностью коррозионной усталости металлов является отсутствие предела выносливости в отличие от усталос­ти на воздухе. Под ограничен­ным пределом выносливости понимают максимальное по абсолютному значению нап­ряжение цикла, при котором еще не происходит усталост­ное разрушение до базы ис­пытаний.

Снижение сопротивления усталостистали в коррозионно-активных средах не зависит от общей коррозии и в ряде слу­чаев наблюдается значительное снижение сопротивления уста­лости при малом коррозионном поражении металла. Это объясня­ется тем, что циклическое напряжение в таких средах, не влияя на усиление общей коррозии, вызывает развитие глубинной межкристаллитной и, главным образом, внутрикристаллитной корро­зии, приводящей к интенсивному возникновению трещин.

Примечание:

Сопротивление стали коррозионной усталости зависит от ее химического состава, термической и механической обработки, свойств коррозионной среды, напряженного состояния, частоты приложения напряжения.

Дата добавления: 2014-01-20