* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

209 М Е Х А Н И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ 012 210 л инейных дефектов структуры, способных переме¬ щаться под действием малых напряжений и генериро ваться внутри тела в процессе деформации. И с п и ­ та ния материалов на пластичность и хрупкость в условиях растяжения, сдвига или кручения прово­ дятся обычно на специальных испытательных машинах. Д л я прозрачных материалов (каменная соль, стекло, плексиглас и др.) разработаны оптич. методы наблю­ дения возникающих деформаций в поляризованном свете. Д л я более точных исследований малых оста­ точных деформаций (особенно в металлах) исполь­ зуется метод рентгенографич. съемок. Усталость ( д и н а м и ч е с к а я ) ™ проявляется в разрушении материала при его многократном нагруж е н и и , хотя величина напряжения в каждом отдельном н а г р у ж е н и и может быть меньше предела текучести (Р )Чем выше напряжение в каждом отдельном цикле н а г р у ж е н и я , тем при меньшем числе циклов происходит разрушение материала (см. рис. 2). Т о напряжение в кГ/мм , при к-ром материал не разру­ шается при бесконечно большом числе циклов, наз. п р е д е л о м уста­ л о с т и . Усталость мате­ риалов мало зависит от закона изменения напря­ жений в течение одного цикла и от частоты изме­ нения напряжений (до 02 2 текучести Р * Изучение статич. усталости материалов в широкой области темп-р и напряжений п о к а з а л о , что время до разрушения в зависимости от н а п р я ж е н и я и темп-ры для очень широкого круга материалов п о д ­ чиняется общей закономерности: х=х 0 0 exp [(U —yP)lkT] 0 100 ?iA г R ь огноттом иа Р и с щ е 2 0 Зависимость разру- Ч>& основном на напряжения Р от усталость влияет характер числа циклов нагружения N; напряженного состояния Р — предел усталости, (растяжение, кручение, и з ­ гиб) и температура. Предел усталости наиболее вы­ сок при изгибе и наименее — при кручении. С р о ­ стом темп-ры предел усталости обычно понижается. Механизм усталостного разрушения связан с нали­ чием у п р у г и х несовершенств в реальных твердых телах. Хотя напряжения в каждом цикле нагружения и очень малы, но в результате действия большого числа таких циклов (10 —10 циклов) в наиболее слабых структурных элементах твердого тела про­ исходит локальное накопление пластич. деформаций, и материал в этих местах предельно упрочняется. Здесь образуется первая микротрещина разрушения, к-рая постепенно растет с числом циклов нагружения и в конце концов приводит к поломке образца. Динамич. усталость свойственна всем твердым телам, но наибольшее технич. значение имеет уста­ лость металлов, в связи с неизбежным эксцентриси­ тетом при установке валов и осей в разного рода машинах и двигателях. Особенно большую опасность усталость металлов представляет в тех случаях, когда подвергаемый циклич. нагружениям металл находится в коррозионноактивной среде. К о р р о з и я , протекающая одновременно с усталостным нагружением,-резко снижает предел усталости и быстро при­ водит к поломке в результате энергичного разъедания металла, гл. о б р . по границам зерен. Д л я повышения сопротивляемости металла усталостным нагружениям в технике используется поверхностное упрочнение, вызываемое обдувкой металла дробью или обкаткой роликами. Деформация поверхностного слоя, вы­ званная такой обработкой, приводит к возникновению в этом слое сжимающих напряжений, к-рые в даль­ нейшем, в условиях усталостного н а г р у ж е н и я , сни­ жают величину растягивающих напряжений и тем самым увеличивают усталостную прочность металла. ш а ю г 0 е 7 Усталость ( с т а т и ч е с к а я ) — проявляется в разрушении материала при длительном действии по­ стоянного напряжения, величина к-рого может быть намного н и ж е предела прочности и даже ниже предела где U — уР = U (энергия активации процесса р а з ­ рушения); Р — растягивающее напряжение и Т — абс. теми-ра; U , у и т — постоянные коэфф., зави­ сящие от природы вещества. Следовательно, дли­ тельность процесса разрушения при заданном напря­ ж е н и и определяется темп-рой и величиной активационного барьера U = U — уР. Величина U з а ­ висит от нагрузки и уменьшается с увеличением растягивающего напряжения. Оказалось, что энергия U совпадает для разных материалов с их энергией сублимации, а величина т по порядку величины равна п е р и о д у собственных колебаний атомов в решетке. Механизм статич. усталости связан с кинетикой роста трещины разрушения и активацией этого процесса з а счет тепловой подвижности атомов твер­ дого тела. Возникшая при заданном н а п р я ж е н и и в наиболее слабом месте испытуемого тела зародыше­ вая трещина далее медленно подрастает в результате флюктуационного ослабления межатомных связей в своей тупиковой части. Этот процесс подрастания трещины до критич. величины, когда приложенного напряжения окажется достаточно для ее лавинного распространения на все сечение образца, и опреде­ ляет собой в основном время ж и з н и образца п о д напряжением. Молекулярный механизм роста заро­ дышевой трещины связывают также с наличием ва­ кансий в кристаллич. решетке. Возникновение перенапряжений на краях трещины приводит к сни­ жению энергии активации образования в этих местах вакансий, что значительно ускоряет самодиффузию и обеспечивает н у ж н у ю скорость подрастания тре­ щины. Испытания материалов на динамич. усталость проводят на специальных машинах, позволяющих циклически нагружать испытуемые детали с заданной частотой (обычно 3000 циклов в минуту, т. е. 50 гц). При этом определяется как ограниченная выносли­ вость материала (при н а п р я ж е н и я х выше предела усталости), так и величина предела усталости. Испы­ тания на статич. усталость проводятся т. о . , чтобы на образец действовало постоянное по величине напря­ жение. Н о так как сечение образца может умень­ шаться, если в нем развивается пластич. деформация, то, следовательно, должна меняться и сила, прило­ женная к образцу. Это достигается использованием различных механизмов непрерывной р а з г р у з к и . Ползучесть — проявляется в медленном пластич. течении твердого тела при длительном действии таких напряжений, к-рые при кратковременном действии вызывают лишь упругие деформации. Наиболее общая картина ползучести наблюдается в той области темп-р, в к-рой процессы отдыха (разупрочнения) протекают с достаточной скоростью. П р и этих темп-pax (тем более высоких, чем выше темп-pa плавления данного твердого тела) отчетливо обнаруживаются три стадии ползучести: 1) нестационарное течение с уменьшаю­ щейся скоростью, связанное с развивающимся упроч­ нением; 2) стационарное течение с постоянной мини­ мальной скоростью в результате компенсации н а р а ­ стающего упрочнения отдыхом и, наконец, 3) стадия, обнаруживаемая при очень длительном наблюдении,— нестационарное течение с возрастающей скоростью, приводящее к разрушению испытуемого образца и связанное с развитием трещины разрушения. П р и низ­ ких темп-pax, когда отдых практически не развивается, 0 0 0 0 0