Деформации микронеровностей

большей твердостью (~1400 HV). W при отсутствии в стали Сг не усиливает закаливаемости и прокаливаемости. Сталь ХВ5 после закалки с охлаждением в воде (вследствие сохранения мелкого зерна и меньшего количества остаточного аустенита, а также большого числа карбидов W) приобретает высокую твердость 66—68 HRC, повышенные износоустойчивость и сопротивление пластической деформации. Механические свойства и назначение этих сталей приведены в табл. 14.4.

В предыдущих главах был рассмотрен вопрос о различных видах деформаций бруса; было выяснено, возникновением каких напряжений сопровождается каждый вид деформации и, наконец, были получены формулы, позволяющие вычислять напряжения в любой точке поперечного сечения нагруженного бруса. Однако, для того, чтобы ответить на главный вопрос сопротивления материалов, прочна или не прочна рассчитываемая деталь, недостаточно знать только лишь численное значение максимальных напряжений, возникающих в опасном сечении рассчитываемого элемента конструкции, необходимо также знать прочностные характеристики того материала, из которого изготовлен данный элемент. Механические свойства, т. е. свойства, характеризующие прочность, упругость, пластичность и твердость материалов, определяются экспериментальным путем при проведении механических испытаний материалов под нагрузкой. Следовательно, цель механических испытаний материалов — определение опытным путем механических характеристик различных материалов.

Принцип голографической интерферометрии состоит в следующем. После экспонирования и фотообработки голограмму устанавливают на прежнее место, освещают лазерным пучком и. наблюдают сквозь нее объект, также оставшийся на прежнем месте, но получивший какие-либо деформации: механические, тепловые и т. д.; причем оператор увидит объект, покрытый сетью интерференционных полос. Интерференционная картина в данном случае возникает в результате интерференции двух фронтов световых волн: отраженного от объекта в момент наблюдения и восстановленного с голограммы предметного пучка. Интерференционные полосы являются геометрическим местом точек равных перемещений, полученных объектом. .Часто метод голографической интерферометрии реализуется другим способом. Он состоит в том, что на одну и ту же пластинку двумя экспозициями лосле-довательно записываются голограммы от объекта, находящегося в исходном в деформированном состоянии. При этом суммарная экспозиция должна •находиться в пределах линейного участка характеристической кривой фотоэмульсии.

Основные результаты работ по исследованию влияния предварительного нагружения на характеристики прочности и пластичности материалов при одноосном растяжении в условиях нормальных и повышенных температур приведены в главе П. Исследования при низших температурах свидетельствуют о том, что единой закономерности в изменении механических свойств материалов различных классов от предварительного нагружения не существует. Так, в работе Л4/ установлено, что с увеличением степени деформации механические свойства армко-железа при -196°С изменяются немонотонно, имеется максимум при некоторой степени деформации. В работе /97 выявлена критическая температура, при которой положительное влияние предварительного нагружения на прочность стали XI8H9T переходит к отрицательному*.

Обобщенное представление о технических процессах обработки металлов давлением дают механические схемы деформации. Механические схемы деформации это возможная совокупность схем напряженного состояния и схем деформации. Существуют 23 механические схемы. Механические схемы основных технических процессов обработки металлов давлением показаны на рис, 117. Преобладающая механическая схема определяет усилие, необходимое для осуществления процесса обработки металлов давлением, и пластичность металла. Для осуществления процесса, включающего схему напряженного состояния всестороннего сжатия, потребуется большое усилие в сравнении с процессом, схема напряженного

Механические свойства некоторых металлов с низкой энергией дефектов упаковки (никель, медь, латунь) при возврате изменяются слабо, что указывает на незначительное изменение дислокационной структуры. Другие металлы (алюминий, а-же-лезо) сильно разупрочняются. После слабой деформации механические свойства кремнистого и алюминиевого железа в резуль-, тате возврата при 700—800° С восстанавливаются полностью, при других температурах частично (рис. 66), Характерно, что раз-упрочнение деформированного металла' (например, алюминия, железа) при нагреве существенно ускоряется в случае приложения внешнего напряжения, вызывающего пластическую деформацию (рис. 67), что, возможно, связано с ускорением перемещения вакансий и, следовательно, переползания дислокаций. Приложе-ние знакопеременной нагрузки также способствует возврату (150],

Принцип голографической интерферометрии состоит в следующем. После экспонирования и фотообработки голофамму устанавливают на прежнее место, освещают лазерным пучком и наблюдают сквозь нее объект, также оставшийся на прежнем месте, но получивший какие-либо деформации: механические, тепловые и т.д.; причем оператор увидит объект, покрытый сетью интерференционных полос. Интерференционная картина в данном случае возникает в результате интерференции двух фронтов световых волн: отраженного от объекта в момент наблюдения и восстановленного с голограммы предметного пучка. Интерференционные полосы являются геометрическим местом точек равных перемещений, полученных объектом. Часто метод голографической интерферометрии реализуется другим способом. Он состоит в том, что на одну и ту же пластинку двумя экспозициями последовательно записываются голограммы от объекта, находящегося в исходном и деформированном состоянии. При этом суммарная экспозиция должна находиться в пределах линейного участка характеристической кривой фотоэмульсии.

При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, сгв, «TO,2) <7упр) и понижаются пластичность и ударная вязкость (S, ф, К СU). Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно (рис. 5.11). С увеличением степени деформаций предел текучести растет быстрее временного сопротивления. Обе характеристики у сильно наклепанных металлов сравниваются, а удлинение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла

4. Приращения компонентов деформации. Механические свойства металлов в условиях сравнительно медленной пластической деформации при не слишком высокой температуре практически не зависят, как будет выяснено ниже, or скорости деформирования.

Для циклически нагруженных деталей применяют м и к р о ш л и ф о-в а н и е — шлифование мелкозернистыми кругами при небольших скоростях резания (3—5 м/с) и ленточное шлифование (лентами, шаржированными абразивными микропорошками). В отличие от шлифования абразивными кругами, при котором происходит срезание и вырыв зерен, при ленточном шлифовании преобладают процессы сглаживания и пластической деформации микронеровностей.

Если появление усталостных раковин вызывается начальным приработочным износом (вследствие неточности изготовления колес), то по мере приработки, заключающейся в износе и пластической деформации микронеровностей, концентрация нагрузки снижается, а образовавшиеся раковины завальцовываются. Такое ограниченное выкрашивание не сказывается отрицательно на работе зубчатой передачи.

и пластические деформации микронеровностей.

ределяющие сближение звеньев, не учитывают реального состояния поверхности контакта в начале работы машины. В подвижном контакте на сближение оказывает влияние шероховатость поверхности, меняющаяся со временем. В результате износа и деформации микронеровностей со временем контактная жесткость растет, поэтому теоретические зависимости лучше описывают податливость соединения после приработки.

Многократные упругие деформации из-за несовершенства структуры материала и неровностей поверхности приводят в определенных условиях к усталостному выкрашиванию поверхностей качения, а многократные деформации микронеровностей поверхностей скольжения разрыхляют структуру и приводят к накоплению дефектов.

твердость, И. В. Крагельский рассматривает следующим образом [43]. В первые моменты относительного скольжения тел под действием нормальной нагрузки происходит их качение по микроскопическим пятнам контакта отдельных микронеровностей. На этой стадии идет, в основном, обтекание пластически деформируемым металлом микронеровностей более твердого контртела (рис. 28, а). В результате деформации микронеровностей или изнашивания пленок они могут разрушаться. Это приводит к тому, что по отдельным микронеровностям образуется контакт ювенильных поверхностей с прочной адгезионной связью. Если такая связь достаточно высока, то обтекание деформируемым материалом прекращается и перед микронеровностями, связанными адгезионной связью, образуется зона заторможенного металла. В зоне контакта возникает напряженное состояние.

Для циклически нагруженных деталей применяют микрошлиф о-в а н и е — шлифование мелкозернистыми кругами 'при небольших скоростях резания (3 — 5 м/с) и ленточное шлифование (лентами, шаржированными абразивными микропорошками). В отличие от пллифования абразивными кругами, при котором происходит срезание и вырыв зерен, при ленточном шлифовании преобладают процессы сглаживания и пластической деформации микронеровностей.

В молекулярно-механической теории изнашивание рассматривается как результат многократной деформации микронеровностей контактирующих поверхностей, приводящий к усталостному разрушению.

При первом нагружении пакета образцов стали 09Г2СФ (рис. 1, кривая 1) наблюдается большая его деформация (1,2—1,5 мм) уже при относительно небольших нагрузках (10—20 кН), связанная с выравниванием образцов. Видимые между образцами зазоры исчезают при этих нагрузках. Таким образом, при выравнивании на каждый образец приходится 0,12—0,15 мм деформации. После этого сближение происходит менее интенсивно, за счет деформации микронеровностей. Обратная ветвь кривой, полученная при разгрузке (она приведена лишь для кривой 1, остальные кривые построены по усредненным по нагрузке и разгрузке данным), как правило, лежит выше кривой нагружения. Гистерезис в деформации при нагружении и разгрузке объясняется задержкой релаксации напряжений.

В молекулярно-механической теории износ рассматривается как результат многократной деформации микронеровностей контактирующих поверхностей, приводящей к усталостному разрушению.

На поверхностях трения изделий и в местах их контакта возникают пластические и упругие деформации микронеровностей, усталостные явления, раздробление и смещение структур, обогащение поверхностных слоев износостойкими составляющими, взаимное молекулярное схватывание частиц металла, их нагрев до высоких температур, рекристаллизация, фазовые превращения, окисление, образование карбидов, сульфидов и других химических соединений.