Прочность твердых деформируемых тел в газообразных средах
Прочность твердых деформируемых тел рассмотрим на примере влияния двух газов(водород и кислород) на сталь.
Газообразный водород имеет существенное влияние на докритический рост трещин в высокопрочных сталях. Как показано на рисунке 4, докритический рост трещины в очищенном водороде при давлении 1 атм начинается при меньшем коэффициенте интенсивности напряжений и идет с большей скоростью. Распространение трещины происходит при известном давлении и известном значении коэффициента интенсивности. При комнатной температуре в свободном состоянии водород находится практически полностью в молекулярном виде. Однако водород может диссоциировать в результате хемосорбции на железе и можно допустить, что источником хрупкости его является адсорбированный водород. Хемосорбция водорода на железе фактически мгновенна, и это совместимо с отсутствием инкубационного периода инициирования трещин.
Рисунок 4 – Докритический рост трещины для стали Н-11 с пределом текучести 158 кГ/мм2 в средах водорода и влажного аргона
● – чистый водород при давлении 1 атм, К = 64 кГ/мм2
■ – увлаженный (100%) аргон, К = 80 кГ/мм2
Кислород воздействует на рост докритической трещины в равной степени разительно, но в противоположном направлении. Кислород препятствует инициированию докритической трещины и даже останавливает уже распространяющуюся трещину. Это влияние показано на рисунках 5 и 6, где показан рост трещин в смесях газов с различным содержанием аргона, азота, водяных паров, водорода и кислорода. Очевидно, что всего лишь 0,6% кислорода достаточно, чтобы практически мгновенно приостановить докритический рост трещины. Остановленная кислородом трещина может начать расти вновь лишь после полного удаления кислорода из окружающей среды; это позволяет предположить, что поверхность у вершины трещины адсорбирует кислород более предпочтительно, чем водород и пары воды.
|
|
|
Рисунок 5 – Влияние кислорода на докритически рост трещины в стали Н-11с пределом текучести 158 кГ/мм2 в среде увлаженного водорода 1 – увлажненный водород с 0,7% кислорода; 2 – увлаженный водород
Рисунок 6 – Докритический рост трещины для стали Н-11 с пределом текучести 158 кГ/мм2 в различных средах 1 – вода; 2 – увлаженный аргон с кислородом (равные объемы); 3 – увлаженный аргон с водородом; 4 – чистый водород; 5 – увлаженный аргон с кислородом (равные объемы); 6 – увлажненный аргон.
С точки зрения практики положительное влияние кислорода является очень важным случаем. Представляется вероятным, что именно кислород обеспечивает невосприимчивость к докритическому росту трещин в деталях из высокопрочных сталей во многих естественных средах. Например, кривые роста трещины для стали H-11 фактически идентичны на воздухе и в среде очищенного аргона.
|
|
|
Литература
1. Д.Мак Лин Механические свойства металлов. М.:Металлургия,1965.
2. Под ред. Г.Либовиц Разрушение, том 3, М.:Мир,1976.
3. Новожилов В.В. О необходимом и достаточном критерии хрупкой прочности. ПММ, М.:Наука,1969.
4. Новожилов В.В. К основам теории равновесных трещин в хрупких телах. ПММ, М.:Наука,1969.
5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.:Наука,1976.
[1] Отжиг — вид термической обработки металлов и сплавов, главным образом сталей и чугунов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении.
[2] Трансмутация атомов— превращение атомов одних химических элементов в другие в результате радиоактивного распада их ядер либо ядерных реакций.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 194; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!