Настоящее немецкое качество!
Продукция FUNKE заслуживает внимания и высокого одобрения. Настоящее немецкое качество. Специалист по проектированию и монтажу систем наружного водопровода и канализации. Антонов А.С.

МЕХАНИЗМ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ (часть 3)

Дальнейший шаг в изучении природы усталостного разрушения был сделан, когда было обнаружено, что пластические деформации при циклическом нагружении характеризуются высокой локальностью. Так, Буллен, Хэд и Вуд, исследуя с помощью рентгеновских лучей медные образцы, нашли, что статическая нагрузка выше предела текучести вызывает значительную деформацию зерен, в то время как при быстром знакопеременном нагружении пластическая деформация концентрируется в локальных объемах. Схема пластического деформирования зерна меди при статическом (а и б) и циклическом (в и г) нагружении, иллюстрирует результаты, полученные Булленом, Хэдом и Вудом. Как следует из схемы, статическая деформация происходит путем глубокого скольжения, т. е. путем лавинного движения атомов на нескольких близко расположенных плоскостях. Наряду с этим происходит дезориентация зерен с искажением кристаллической решетки. Деформация при повторно-переменном нагружении протекает путем тонкого скольжения по отдельным плоскостям и приводит к образованию концентрированных областей сдвига в отдельных областях зерна. Исследования микропластических деформаций, возникающих в металле в процессе повторно-переменного нагружения, весьма эффективны, поэтому почти все современные теории усталостного разрушения металлов связывают возникновение усталостной трещины с локализированными пластическими деформациями, лишь по-разному объясняя сам процесс возникновения и распространения усталостной трещины. Так, Орован и Н. Н. Афанасьев считают, что в процессе локализированного сдвига в отдельных, наиболее напряженных зернах происходит местное упрочнение металла (повышение предела текучести) и микротрещина возникает в момент, когда напряжения становятся равными сопротивлению отрыву. Основываясь на таком предположении, Н. Н. Афанасьев получил для единичного зерна зависимость между напряжением и числом циклов до разрушения, которая соответствует кривой усталости. Теории усталостного разрушения металла, предложенные Орованом и Н. Н. Афанасьевым, подвергаются в последнее время критике, основанной на том, что измерение микротвердости в местах циклических сдвигов показало не увеличение твердости, как следовало ожидать согласно этой гипотезе, а, наоборот, ее снижение. Кроме того, теоретически было показано, что возможное упрочнение зерен металла в процессе нарастания числа циклов не столь велико, чтобы допустить возможность повышения напряжения в отдельных перегруженных зернах до величины, равной сопротивлению отрыву. Другие исследования предполагают, что местная пластическая деформация в процессе циклического нагружения порождает помимо упрочнения, связанного с обратимыми изменениями атомной решетки, еще и необратимые изменения, связанные с субмикроскопическим нарушением сплошности — разрыхлением. При напряжениях ниже предела выносливости превалирующее значение имеет упрочнение, которое уменьшает амплитуду циклической деформации в отдельных зернах, не вызывая при этом предельных искажений атомной решетки. При напряжениях выше предела выносливости превалирующее значение имеет разрыхление (развитие субмикроскопических нарушений сплошности), являющееся следствием предельного искажения атомной решетки в отдельных перенапряженных зернах.