книги / Разрушение твердых тел

личениях можно заметить, что каждая бороздка представляется волнообразной, имеющей гладкую и шероховатую части, но о самих элементарных процессах, вызывающих развитие таких ха­ рактерных изменений, мало что известно. Форсайт с сотрудника­ ми [84] недавно сообщил, что каждая бороздка на поверхности излома усталостного разрушения в сплаве А1 — Zn — Mg состоит из зон хрупкого и вязкого разрушений, 'которые возникают при каждом цикле нагружения, причем доля хрупкого разрушения резко возрастает в условиях коррозионной усталости.

Существует большое число исследований [83] о влиянии вели­ чины зерна на долговечность при усталости. Наиболее общий результат заключается в том, что напряжение, вызывающее раз­ рушение за заданное число циклов, обратно пропорционально диаметру зерна в степени, равной или меньшей единицы. По­ скольку можно ожидать, что зависимость сопротивления пласти­ ческой деформации (предел текучести, сопротивление течению) от величины зерна будет качественно такой же, неясно, является ве­ личина зерна, определяющая процесс скольжения, ведущим фак­ тором для зарождения или последующего роста усталостных трещин.

Выводы

Как и в случае низкотемпературного хрупкого разрушения, зарождение усталостных трещин является результатом локали­ зации пластической деформации в относительно небольшом чис­ ле полос скольжения. В случае усталостного нагружения этот эффект определяется изменениями обычного процесса дефор­ мационного упрочнения за счет самой природы циклического на­ гружения. Повторение циклов таких негомогенных деформаций ведет к образованию микроскопических нарушений поверхности, которые затем развиваются в трещины.

РАЗРУШЕНИЕ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ (ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ)

При скоростях деформации, используемых для определения механических характеристик металла, с повышением температу­ ры обычно наблюдается непрерывное возрастание пластичности, характеризуемой величиной поперечного сужения. Однако при весьма малых скоростях деформации, с которыми приходится иметь дело в условиях высокотемпературной службы, металлы и сплавы, достаточно пластичные при комнатной температуре, мо­ гут разрушаться при нагреве практически хрупко. Такое хрупкое разрушение при повышенных температурах является полностью интеркристаллитным. Настоящий раздел и посвящен рассмотре­ нию деталей зарождения и развития такого интеркристаллитного хрупкого разрушения. Техническое значение проблемы хруп-

ность. Хайам [99] показал фрактографическим методом, что поры имеют сферическую форму. Нужно отметить, что поры, вообще говоря, наблюдаются редко, за исключением границ зерен, и обычно (но не всегда) развиваются по границам зерен, перпен­ дикулярным направлению приложенного растягивающего напря­ жения. Как показано Махлином (см. рис. 18), в сплаве нимоник 80А порообразование при ползучести в основном происходит при меньших напряжениях и более высоких температурах, чем разру­ шение клиновидными трещинами.

Есть достаточно убедительные доказательства того, что одним из обязательных условий образования пор является проскальзы­ вание по границам зерен. Например, Гринвуд с сотрудниками [98] нашли, что в а-латуни, меди и магнии поры при ползучести наи­ более часто образуются в местах проскальзывания по границам зерен К

Более прямое подтверждение этого условия найдено Ченом и Махлиным [100] в опытах на бикристаллах меди: при таком простом нагружении образца, когда на границу действует лишь напряжение растяжения, образование пор не наблюдалось, но при напряжениях, вызывающих проскальзывание по границе, по­ ры возникают; растяжение после проскальзывания значительно увеличивает число пор. Халл и Риммер [101] на основе косвенных данных также пришли к заключению о необходимости для обра­ зования пор проскальзывания по границам зерен. Они проводи­ ли испытания на ползучесть меди при действии различных гид­ ростатических напряжений (Р ) и приложенных, растягивающих напряжений (сг). При изменении (а — Р) за счет изменения Р долговечность образца удавалось рассчитать теоретически; одна­ ко при постоянном (а — Р) и возрастании о1долговечность резко падала несмотря на то, что она, казалось бы, должна оставаться постоянной. Это можно объяснить следующим образом: с возра­ станием о1при постоянстве (а — Р) увеличивается касательная компонента напряжения рассматриваемой системы, в то время как при постоянстве (а — Р) и возрастании Р эта компонента не увеличивается; отсюда следует, что проскальзывание по грани­ цам зерен повышает скорость зарождения пор и тем самым со­ кращает долговечность образца. Тот факт, что при испытаниях на ползучесть в условиях растяжения поры наиболее часто появ­ ляются по границам зерен, перпендикулярным оси образца, по­ казывает, что растягивающая компонента напряжения так же необходима для развития пор, как и касательная.

1 Спорно место зарождения зернограничных пор при ползучести. По дан­