книги / Структура и прочность конструкционных материалов

Теоретические коэффициенты неоднородности К*^ и

К* по вероятностной кривой для заданного квантиля норЦ6

мального распределения üp могут быть определены как

Используя параметры а = ôR (или е ), кривые распределе ния для и и принимая для нашего случая о = S, получаем:

кой, не превышающей 1,5%, через параметры распределения местных деформаций можно получить коэффициенты их не­ однородности в виде:

где ôj, и ек - средние деформации, измеренные на большой базе (в нашем случае она составляла 40 мм).

Практическое использование зависимостей (2.5) и (2.6) представляет определенные трудности, поскольку оно связано с большим числом измерений при эксперимен­ тальном определении местных деформаций (на малых базахХ, для определения их среднего квадратического отклонения S. В связи с этим желательно иметь более простой и доступ­ ный метод определения S или даже самих коэффициентов неоднородности.

Известно, что структурная неоднородность материала, обусловливающая деформационную неоднородность [32,33] , может быть оценена измерением микротвердости материала в исходном состоянии. При этом диагональ отпечатка явля­

ется своеобразной остаточной деформацией, размер которой для данного материала зависит от величины нагрузки на индентор.

а

250 Н кгс/мм*

2Я Н ^кгс/мм2

Рис. 2.62. Статистическое распределение микротвердости аустенитной стали

ческих и односторонне накопленных деформаций K^g и К^е на основе измерений микротвердости. При этом коэффици­ енты неоднородности структуры по рассеянию микротвер­ дости Нц определялись в виде:

В результате в местах максимальных деформаций наблюда­ ется более раннее возникновение предельных состояний

собразованием микротрещин.

Сучетом неоднородности пластической деформации в циклах нагружения в соответствии с зависимостями (1.4), (1.5) условие разрушения (появление микротрещин в ло­ кальных участках) при Np < 10э циклов может быть записа­ но следующим образом [32, 33] :

При Np > 103 циклов предельно накопленное повреждение

в локальных участках рабочей поверхности образца может быть описано в виде:

Кроме структурной неоднородности поликристалла, обусловленной различной ориентацией зерен к направлению действующей нагрузки и их различными прочностными свой­ ствами, зависящими от распределения легирующих элемен­ тов и примесей, в ряде случаев может наблюдаться струк­ турная неоднородность в виде макроучастков значительных

участки по-разному сопротивляются малоцикловому дефор­ мированию и разрушению вследствие их различных исходных прочностных свойств.

При циклическом упругопластическом кручении трубча­ тых образцов из низколегированной котельной стали ти­ па ЧСН было обнаружено [34], что микротрещины формиру­ ются группами вдоль образца в виде отдельных зон на цилинд­ рической поверхности (рис. 2.63,а).Выявление микрострук­ туры показало, что трещины образовывались в участ­

ках с пониженным содержанием перлитных зерен (рис. 2.63,6). Возникновение ферритных и перлитных зон по объему мате­ риала было обусловлено неравномерностью распределения углерода по объему материала. При прокатке эти участки сохранились в виде чередующихся полос, ориентированных вдоль направления прокатки. И в тех случаях, если по­ следующей термообработкой не удается устранить указанную неравномерность, при малоцикловом нагружении процессы

Рис. 2.65. Особенности образования и распро­ странения микротрещин в образце с полосчатой структурой

Приведенные выше данные показываютг что исходное структурное состояние материала определяет не только сопротивление его циклическому деформированию, но также и характер образования и развития микро- и макротрещин.

Рис. 2.66. Особенности образования и развития микротрещин у включений

Незначительные отклонения в режимах термообработки привели к образованию существенно различных структур, обусловивших также и разное поведение материалов при упругопластическом циклическом деформировании: материал с бейнитной структурой упрочнялся, со структурой зерни­ стого перлита разупрочнялся, а с феррито-перлитной структурой был циклически стабилизирующимся.