страница - 91
ний, проходящих в материалах при высоких температурах: окислением, старением, рекристаллизацией, ползучестью.
Тревтжяы коррозионной усталости. Разрушение материалов в результате действия повторно приложенных нагрузок и коррозионной среды называют коррозионно-усталост-ным разрушением. С увеличением напряжения увеличивается роль механического фактора, с уменьшением напряжения и увеличением агрессивности среды - коррозионного.
Одновременное действие коррозионной среды и переменного напряжения оказывают более сильное влияние, чем их суммарное, но раздельное действие. Разрушение при коррозионной усталости может начаться при напряжениях значительно ниже предела выносливости.
Рве. 3.2.55.11реарна коррозвонной усталоста.
(Стрелкой указан очаг разрушения)
Коррозионно-усгалостное разрушение начинается, как правило, после существенного повреждения поверхности, образования на ней язв, каверн и межхристаллитной коррозии (рис. 3.2.55). От этих очагов может практически одновременно начаться развитие многих трещин. Коррозионно-усталостные трещины -это в большинстве случаев многочисленные трещины, разветвляющиеся по мере роста и заканчивающиеся пучками, напоминающими корневую систему растений. Они менее ориентированы, чем при усталостном разрушении без коррозионного влияния среды. При кор-розионно-усталостном нагружении разрушение может проходить как по границам, так и по телу зерен.
Трещины коитактиой усталости представляют собой контактные усталостные выкрашивания, образующиеся на поверхности металлических деталей при многократном приложении: контактных нагрузок и относительном воз-вратао-поступательном движении.
Поверхностные контактные разрушения -фреттинг- коррозия или контактная усталость являются не полными разрушениями деталей,
а сочетаниями многочисленных, часто очень мелких сколов.
Контактное усталостное выкрашивание (образование питтингов) с последующим развитием усталостного разрушения по сечению деталей наблюдается в таких деталях, как под-шинники качения и скольжения, на зубьях шестерен, замковых соединениях и пр.
В условиях переменного контакта на поверхностях деталей образуются развальцованные языки, более твердые по сравнению с основным материалом из-за деформационного упрочнения. Сильная развальцовка языков может привести к образованию следов сдвига, которые могут быть местами зарождения усталостных трещин. Увеличенные за счет деформации при развитии усталости языки (или чешуйки) могут быть вырваны в результате действия тангенциальных растягивающих сил (рис. 3.2.56).
•5
Рве. 3.2.56. Схема образования пжтгвягов ва вожке зуба аедущего зубчатого колеся. С-образиый след усталостного излома на поверхности:
1 - усталостное разрушение; 2 - излом под действием статической нагрузки; 3 - пакеты скольжения, разрушенные сдвигом, шиферная структура; 4 - тангенциальная сила трения, отрицательное проскальзывание; 5 - масло; 6 - деформационные языки на боковой стороне зуба; W - направление (вдоль боковой стенки зуба) перемещения нагруженной точки соприкосновения
Причиной образования питтинга служат местные перегрузки или недостаточная смазка.
Только большие силы трения могут привести к образованию длинных деформационных языков, которые вызывают питтинговое разрушение боковых сторон зубьев шестерен.
Питгинги могут быть обнаружены при приработке боковых поверхностей зубьев еще до эксплуатации. Они связаны с наличием локальных выступов на поверхности, которые развальцовываются до небольших языков, отрываются без образования усталостных трещин и оставляют на боковой стороне зуба плоский отпечаток с гладкой поверхностью.
Кавитяционное растрескивание. Кавитация означает образование на поверхности твердого тела при разрушении газообразных пузырьков. Лопающиеся пузырьки производят разрушения в слое металла на границе с жидкостью. Усталостная кавитация наблюдается, когда колеблющаяся стенка граничит с жидкостью (например, в циклически нагружаемых подшипниках скольжения).
Ряс. 3.2.57. Схем* кавитации в трехслойном вкладыше
1 - усталостная трещина; 2 - АТЗп20-сплав; вкладыш
подшипника; 3 - свинцовистая бронза; 4 - микрократер; 5 - края с большими наплывами (утолщениями)
Разрушение подшипника из трехслойного материала в результате усталостной кавитации показано на рис. 3.2.57. Повреждение начинается с образования усталостной трещины во вкладыше 2. В никелевом слое гальванического покрытия усталостное разрушение разветвляется и далее распространяется с образованием почти круглых канавок. В основании канавок материал заливки вкладыша спрессовывается с никелевым сплавом и образует кратеры. В донной части образуется центральный кратер, где никелевый слой прорывается и разрушение переходит на свинцовистую бронзу.
3.2.3.3. РАСТРЕСКИВАНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Разрушения под действием термических напряжений происходят только вследствие теплового градиента без приложения внешней механической нагрузки. Причиной возникновения трещин является образование локальных полей напряжений.
Каждое изменение температуры из-за перепада температур по сечению изделий вызывает даже в не имеющих превращений металлах и сплавах существенные тепловые напряжения. Если к тому же температура превышает температуру превращения, то образуются новые фазы и модификации, имеющие различные удельные объемы. Это сопровождается возникновением дополнительных структурных напряжений, связанных с превращениями. Резкие одноразовые изменения температуры приводят к возникновению так называемых термоударных трещин. Предпосылкой для образования термоударных трещин является возникновение таких суммарных тепловых и структурных напряжений, которые приводят к появлению термических напряжений, превышающих временное сопротивление.
В участках изделия, примыкающих к поверхности, при охлаждении возникают растягивающие напряжения, в глубине изделия -сжимающие. В начальной стадии напряжение в резко охлажденном тонком внешнем слое очень велико, поскольку зоны материала, расположенные в глубине, допускают деформацию только в ограниченной степени.
Общий уровень остаточных термических напряжений зависит от предела текучести материала, его модуля упругости Е, коэффициента теплопроводности, формы изделия, температурного градиента и продолжительности (резкости) охлаждения.
3.2.3.4. РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
При воздействии ионизирующих излучений (рентгеновское, а, Р, у, протонное, нейтронное) на конструкционные материалы последние получают соответствующие повреждения, определяемые количеством энергии, поглощенной материалом.
К числу таких радиационных повреждений относятся: вакансии, внедренные атомы, примесные атомы, термические пики, ионизационные эффекты.
Вакансия представляет собой узел решетки, в котором в результате взаимодействия с излучением отсутствует атом, образуется в твердых телах при столкновениях быстрых нейтронов, осколков деления ядер и других быстрых частиц с атомами решетки.
Внедрившиеся в междоузлия атомы - атомы, сместившиеся из своих устойчивых положений в решетке.
Примесные атомы образуются в результате ядерных реакций, протекающих при захвате нейтронов ядром атома (радиационное легирование). Внедряясь в решетку облучаемого вещества, они могут значительно изменять его свойства.
Термические пики обусловлены колебаниями узлов решетки вдоль пути движения быстрых частиц либо заряженных, выбитых со своего места атомов решетки. В локальных объемах (~1017 см3) возникают большие перегревы (до 103 К).
Ионизационные эффекты наблюдаются, когда ионизирующие излучения, проходя через вещество, вызывают в нем ионизацию, следствием чего является разрыв химических связей, образование радикалов и т.д.
Облучение металлов увеличивает подвижность атомов и ускоряет фазовые и структурные превращения.
Посредством трансмутационной реакции л-кх происходит образование гелия (плохо растворяющегося в твердом состоянии в металлах), что может привести к появлению пузырей на границах зерен. Образующийся при облучении водород способствует охрупчива-нию металлов.
Слияние вакансий способствует формированию пустот (радиационная пористость) и вызывает заметное разбухание и коробление металла.
Физические и химические неоднородности (различного типа дефекты, примесные атомы), возникающие при облучении металлов, существенным образом изменяют их свойства (возрастает удельное электросопротивление; повышается склонность к коррозионному растрескиванию; металлы охрупчива-ются: предел текучести, предел прочности, твердость возрастают, пластичность снижается; падает значение длительной прочности).
Для исследования металлов, поврежденных наличием радиационных дефектов, наиболее чувствительным является метод измерения электросопротивления.
Глава 3.3
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
В основу классификации методов неразрушающего контроля положены физические процессы взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. С точки зрения физических явлений, на которых они основаны, выделяют девять видов неразрушающего контроля: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновый, тепловой, оптический, радиационный, акустический и проникающими веществами. Каждый из видов контроля подразделяют на методы по рассматриваемым признакам.
Характер взаимодействия поля или вещества с объектом. Взаимодействие должно быть таким, чтобы контролируемый признак объекта вызывал определенные изменения поля или состояние вещества. Например, наличие несплошности вызывало изменение прошедшего через нее излучения или проникновение в нее пробного вещества. В некоторых случаях используемое для контроля физическое поле возникает под действием других физических эффектов, связанных с контролируемым признаком. Например, электродвижущая сила, возникающая при нагреве разнородных материалов, позволяет контролировать химический состав материалов (термоэлектрический эффект).
Первичный информативный параметр -
конкретный параметр поля или вещества (амплитуда поля, время его распространения, количество вещества и т.д.), изменение которого используют для характеристики контролируемого объекта. Например, наличие несплошности увеличивает или уменьшает амплитуду прошедшего через нее излучения.
Способ получения первичной информации - конкретный тип датчика или вещества, которые используют для измерения и фиксации упомянутого информационного параметра.
Классификация методов НК дана в табл. 3.3.1.
Магнитный неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия магнитного поля с ОК. Как правило, его применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов. Свойства, которые требуется контролировать (химический состав, структура, наличие несплошностей и др.), обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса.
Электрический неразрушающий контроль основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (собственно электрический метод), или поля, возникающего в ОК в результатевнешнеговоздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичными информационными параметрами являются электрическая емкость или потенциал.
Вихретоковыйй неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в ОК. Его применяют только для контроля объектов из электропроводящих материалов. Вихревые токи возбуждаются в объекте преобразователем в виде индуктивной катушки, питаемой переменным или импульсным током. Приемным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка. Возбуждающую и приемную катушки располагают либо с одной стороны, либо по разные стороны от ОК.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]