Деградация свойств поверхностного слоя материала
Сопротивление разрушению модифицированных ионами азота хромистых сталей. Устойчивость процесса усталостного разрушения конструкционных материалов. Обзор поверхностных свойств и предела выносливости металла. Зависимость предела текучести от глубины слоя.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.10.2018 |
| Размер файла | 124,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДЕГРАДАЦИЯ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛА
Миронов В.И.
Различные способы модификации поверхности приводят к появлению в ней значительных сжимающих напряжений, подавляющих процессы зарождения трещины [1]. Долговечность изделий при этом в области многоцикловой усталости возрастает в два три раза. Периодическое удаление поверхностного слоя образца также увеличивает долговечность в 2, 2 и более раз [2]. В ряде работ установлено, что глубина слоя с аномальными механическими свойствами у сталей составляет порядка 0, 2мм, а предел текучести у поверхности составляет 0, 7 от основного металла [3]. Приведенные факты свидетельствуют о значительной разнице в циклических свойствах поверхностного слоя и основного металла. В расчетах долговечности элементов конструкций и машин отмеченная разница в свойствах не отражена в краевых задачах, а учитывается эмпирическими коэффициентами.
Предлагаемая схема определения механических свойств поверхностного слоя материала основана на эксперименте с циклически тренированными образцами.
Положим, что предел прочности на поверхности образца меньше такового для основного металла , то есть к<1 и зависит, вообще говоря, от способа обработки заготовки. Считая заданным из стандартного эксперимента среднее число циклов до появления трещины NТ, оценим число циклов до разрушения основного металла (рис. 1).
С точки зрения формальной логики, усталостное разрушение основного металла должно произойти при снижении предела прочности до значения максимального напряжения цикла . Функция , называемая циклическим пределом прочности [4], строится в испытаниях тренированных образцов на интервале чисел циклов [0, NT], а стадия развития трещины в образце не рассматривается. Опытная кривая описывается подходящей функцией, а затем интерполируется на интервал [NT, NM]. Из условия определяется число циклов до разрушения основного металла. Более достоверно функция на интервале [NT, NM] может быть определена в упомянутом эксперименте с периодическим удалением поверхностного слоя образцов.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Взаимосвязь статических и циклических свойств материала заложена в следующем утверждении: состояние материала не модифицированного поверхностного слоя эквивалентно состоянию основного металла после циклической тренировки до nэ циклов (см. рис.1). Или, иначе, после nэ циклов тренировки основной металл перейдет в то же состояние, в котором был материал поверхностного слоя еще до приложения циклической нагрузки. Тогда оставшееся до разрушения основного металла число циклов NM-nэ будет таким же, что и NТ для поверхностного слоя
NT=NM-nэ. (1)
По найденному из (1) значению nэ находится , а по нему предел прочности материала поверхностного слоя.
Пусть, для примера, циклический предел прочности отвечает степенной зависимости
, (2)
где выражение выбрано в форме повреждающей функции Кортена-Долана, имеющей экспериментальное подтверждение, m-опытная константа. Тогда определяется из условия разрушения разрушения и функция (2) принимает вид
. (3)
Из выражения (3), при , следует
и, далее, согласно (1), получаем зависимость
. (4)
Полагая, например, , m=2, к=(0, 9-0, 7), в соответствии с формулой (4) получим оценку числа циклов до усталостного разрушения основного металла NM =(1, 7-3, 4) NT. Если в эксперименте установлена зависимость , определены константы m, к, то выражение (4) следует рассматривать как усталостную кривую основного металла.
Таким образом, число циклов N до разрушения образца, принадлежащее усталостной диаграмме, не является характеристикой ни основного металла, ни поверхностного слоя. В расчете долговечности элементов конструкций надо явно учитывать как разницу в исходных свойствах поверхностного слоя и основного металла, так и разную интенсивность их вырождения на этапе зарождения усталостной трещины.
Приведенная схема взаимосвязи свойств поверхностного слоя и основного металла образца апробирована на стали 20ГЛ. Получено соотношение располагаемой пластичности и предела прочности поверхностного слоя и основного металла 0, 72-0, 75, что корреспондируется с данными работы [3].
напряжение металл хромистый сталь
Литература
1.Витязь П.А., Белый А.В., Кукареко В.А. и др. Сопротивление контактному и усталостному разрушению модифицированных ионами азота хромистых сталей //Физическая мезомеханика. Том 7. Спец. выпуск. Часть 2, 2004.-С.149-152.
2. Tompson N., Wadsworth N.I, Louat N.-Phil. Mag. V.1, 1956-p.113-125.
3.Прокопенко А.В., Торгов В.Н. Поверхностные свойства и предел выносливости металла. Сообщение 1. Зависимость предела текучести от глубины слоя.//Проблемы прочн., №4, 1986.-С.28-34.
4.Устойчивость процесса усталостного разрушения конструкционных материалов./С.Д.Волков, В.И.Миронов.//Свердловск: Уральский политехн. ин-т. Деп.ВИНИТИ №5459-81.-РЖ Механика, т.16, №3, 1982, 3Д502.-72с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методы и средства изучения свойств наноструктур. Экспериментальное исследование электрофизических параметров полупроводниковых материалов. Проведение оценочных расчетов теоретического предела минимального размера изображения, получаемого при литографии.
дипломная работа [810,6 K], добавлен 28.03.2016Получение экспериментальных зависимостей гидравлического сопротивления и степени расширения слоя от фиктивной скорости газа; определение первой критической скорости. Гидродинамические характеристики псевдоожиженного слоя, сравнение с опытными значениями.
лабораторная работа [182,7 K], добавлен 29.08.2015Технология получения экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления слоя, его высоты и порозности от скорости газа в данной установке, проверка основного уравнения взвешенного слоя. Определение фиктивной скорости воздуха.
лабораторная работа [224,1 K], добавлен 27.05.2010Взаимодействие атмосферного пограничного слоя с океаном как важнейший фактор, определяющий динамику тропических ураганов и полярных мезоциклонов над морем. Методика и анализ результатов измерений поля поверхностного волнения в ветро-волновом канале.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 13.07.2012Понятие и принципы определения предела прочности при сжатии отдельного образца в мегапаскалях. Определение конца схватывания. Порядок проведения фазового анализа порошковых материалов, цели и задачи. Сплошное и характеристическое рентгеновское излучение.
реферат [272,0 K], добавлен 10.09.2015Обзор теории взаимодействия вещества с электромагнитными волнами; методы измерения диэлектрических свойств материалов, способов синтеза и углеродных наноструктур. Отработка известных методик измерения диэлектрических свойств для углеродных нанопорошков.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 29.02.2012Определение температуры в зоне контакта плиты, слоя. Напряженно–деформированное состояние слоя. Условие термосиловой устойчивости покрытия. Вычисление контактного давления. Нахождение закона изменения толщины покрытия вследствие износа, численные расчеты.
дипломная работа [526,7 K], добавлен 09.10.2013Определение параметров схемы замещения, потоков мощностей и напряжений в узлах. Расчет действительного предела мощности генератора. Вычисление динамической устойчивости электрической системы при трехфазном и двухфазном на землю коротких замыканий.
курсовая работа [649,5 K], добавлен 11.02.2015Анализ физико-химических свойств теплоизоляционных материалов. Разработка композиционных смесей с минимальным коэффициентом теплопроводности. Влияние пористости вещества на процессы охлаждения. Прессование конструкционных деталей из композиционной смеси.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 20.06.2013Схема монохроматора, используемого для исследования фотоэлектрических свойств полупроводников. Экспериментальные результаты исследования спектральной зависимости фотопроводимости. Зависимость фотопроводимости сульфида кадмия от интенсивности облучения.
лабораторная работа [176,4 K], добавлен 06.06.2011Характеристика кристаллической структуры оксида титана с точки зрения кристаллографических и кристаллофизических свойств. Расчет рентгенограмм для двух материалов: диоксида олова и теллурида свинца. Пиролитический и пьезоэлектрический эффект в кристаллах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2011Создание физической модели деформации материала. Система кластеров структурированных частиц. Описание механики процесса пластической деформации металла при обработке давлением и разрушения материала при гидрорезке на основе кавитации, резонансных явлений.
статья [794,6 K], добавлен 07.02.2014Анализ особенностей электромеханических переходных процессов и критериев устойчивости электрических систем. Расчет предела передаваемой мощности и сопротивлений всех элементов системы с точным приведением к одной ступени напряжения на шинах нагрузки.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.09.2011Рассмотрение правил получения серии однослойных образцов металлов и их сплавов, напылённых на подложки с варьируемой толщиной слоя. Изучение влияние толщины напылённого слоя на соотношение характеристических полос испускания в рентгеновских спектрах.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 20.07.2015Особенности и суть метода сопротивления материалов. Понятие растяжения и сжатия, сущность метода сечения. Испытания механических свойств материалов. Основы теории напряженного состояния. Теории прочности, определение и построение эпюр крутящих моментов.
курс лекций [1,3 M], добавлен 23.05.2010Задача сопротивления материалов как науки об инженерных методах расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций. Внешние силы и перемещения. Классификация нагрузки по характеру действия. Понятие расчетной схемы, схематизация нагрузок.
презентация [5,5 M], добавлен 27.10.2013- Вариант определения напряженно-деформированного состояния упругого тела конечных размеров с трещиной
Изучение процесса разрушения твердых тел при распространении трещины. Возникновение метода конечных элементов. Введение локальной и глобальной нумерации узлов. Рассмотрение модели трещины в виде физического разреза и материального слоя на его продолжении.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.12.2014 Химическая природа пигментов и оптических свойствах краски. Влияние дисперсности па оптические свойства пигментов. Спектрофотометрические кривые. Диспергирование в масляной среде, а также взаимосвязь оптических и структурных свойств красочного слоя.
дипломная работа [503,1 K], добавлен 14.05.2014Определение времени нагрева металла в печи. Предварительное определение основных размеров печи, степени развития кладки, эффективности толщины газового слоя. Расчет времени томления металла. Выбор футеровки. Статьи прихода теплоты, затраченной на нагрев.
курсовая работа [282,4 K], добавлен 19.11.2013Изучение основных свойств термического сопротивления воздушной прослойки. Расчет линии снижения температуры в толще многослойного ограждения с координатами "температура-термическое сопротивление". Сопротивление разности давления со сторон ограждения.
контрольная работа [139,0 K], добавлен 24.01.2012
