13. Работа стали при концентрации напряжений. Ударная вязкость.

Работа стали при концентрации напряжений. В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, утолщений) происходит искривление линий силового потоков и его сгущения около препятствия, что приводит к повышению напряжения в этих местах. Отношение максимального напряжения в местах концентрации к номинальному, равномерно распределенному по ослабленному сечению, характеризуется коэффициентом концентрации напряжений . Для выточек или отверстий =23; для надрезов =69.

Ударная вязкость – мера, позволяющая судить о склонности стали к хрупкому разрушению и чувствительность к концентрации напряжений. Ударная вязкость измеряется удельной работой, затрачиваемой на разрушение образца (10х10)( на маятниковом копре.

В надрезанном образце напряжения распределяются неравномерно, с пиком у корня надреза. Ударное действие на образец увеличивает возможность перехода металла образца в хрупкое состояние. Температура при которой происходит спад ударной вязкости (ниже 0,3МДж/м²) принимается за порог хладоломкости. Браковочное значение ударной вязкости устанавливается ГОСТ.

Образец для испытания на ударную вязкость

14. Работ стали при повторных нагрузках. Наклеп. Выносливость.

При работе в упругой стадии повторное загружение не отражается на работе материала, поскольку деформации обратимы.

При работе в упруго-пластичной стадии повторная нагрузка ведет к увеличению пластических деформаций в результате необратимых искажений структуры металла предыдущим нагружением. При достаточно большом перерыве (отдыхе) упругие свойства материала восстанавливаются и достигают пределов предыдущего цикла (наклеп – связан со старением и искажением атомной решетки кристаллов и закреплением ее в новом деформационном положении)

При многократном непрерывном нагружении возникает явление усталости металла, выражающееся в понижении его прочности, приближающееся к величение σ_уст ниже которой разрушение стали не происходит (предел усталостной прочности - выносливост). Предел выносливости стали отвечает примерно 10 млн. циклов нагрузки.

15. Хрупкое разрушение

Хрупкость – склонность разрушаться при малых деформациях.

Появлению хрупкости в стали способствуют:

1).наклеп – повышение области упругой работы за счет предшествующих пластических деформаций;

Наклёп связан со старением и искажением атомной решётки кристаллов с закреплением её в новом деформированном состоянии. При этом металл становится жёстким в результате уменьшения полных остаточных деформаций.

2).старение – изменение свойств стали с течением времени без существенных изменений в структуре;

Со старением у стали повышается предел текучести, временное сопротивление, но уменьшается пластичность и ударная вязкость. Наибольшему старению подвержены кипящие стали, особенно крупнозернистые и весьма часто, загрязнённые посторонними примесями.

3).неравномерное распределение напряжений;

В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, утолщений) происходит искривление линий силового потоков и его сгущения около препятствия, что приводит к повышению напряжения в этих местах.

4).температурные изменения;

5).повторяемость нагрузки.

У стали с увеличением числа нагружений прочность снижается, приближаясь к некоторой величине _вб, при котором разрушение не происходит. Эта величина называется пределом усталостной прочности или выносливостью. При величине 2 млн. циклов усталостная прочность мало отличается от ее предела.