Диаграммой изотермического

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под диаграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений Kj, KH, Кщ. Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = К1с, где К1с — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной.

Решая уравнение (5.3) совместно с диаграммой деформирования металла

(3 — коэффициент пластической неустойчивости металла мягкой прослойки, работающей в составе листовых конструкций, (для материала, описываемого диаграммой деформирования жесткопластичного тела по критерию cfo / cfe = 0 (п = 0,5)).

а — напряжение. Для линейно-упругих материалов напряжение не зависит от параметров ё, t, N, и уравнение состояния сводится к кривой, описывающей связь напряжения и деформации и называемой диаграммой деформирования.

Решая уравнение (5.3) совместно с диаграммой деформирования металла

Р — коэффициент пластической неустойчивости металла мягкой прослойки, работающей в составе листовых конструкций, (для материала, описываемого диаграммой деформирования жесткопластичного тела по критерию d<5 1 d& = 0 (п = 0,5)).

Весь дальнейший анализ будет построен для линейно-упругих материалов или материалов с ломаной диаграммой деформирования. Такое предположение приемлемо для большинства однонаправленных материалов при кратковременном нагружении. Пластичность и вязкоупругость, свойственные некоторым связующим, благодаря превалирующей роли волокон в восприятии внешней нагрузки проявляются при нормальной температуре относительно слабо (см. рис. 5—8). Для анализа композиционных материалов можно использовать теории вязкоупругости и пластичности, однако для большинства инженерных приложений это приводит к применению численных методов. В то же время по теории упругости для большинства практических задач получают приемлемые результаты.

Матричная формулировка предполагает решение систем линейных уравнений. Однако многие системы вследствие больших перемещений или наличия искривленных элементов являются геометрически нелинейными и могут также быть изготовлены из материалов с нелинейной диаграммой деформирования или с нелинейно изменяющимися во времени свойствами. Трудности, связанные с расчетом таких систем, обычно преодолеваются в результате использования метода приращений, согласно которому рас-

зывает существенного влияния на степень поглощения энергии удара. Ударная прочность стеклопластиков оказалась больше прочности боро- и углепластиков. Новак и ДеКрессенте проанализировали механизм поглощения энергии при вырывании волокон и расслоении материала и заключили, что ударная прочность характеризуется площадью области, лежащей под диаграммой деформирования.

Для материалов, обладающих упругопластической диаграммой деформирования, зависимость нагрузки от перемещения может быть линейной в процессе распространения трещины, как показано на рис. 1'. В процессе ее нагружения кривая нагрузка — деформация линейна вплоть до начала распространения трещины, за которым следует увеличение длины трещины до А + dA, сопровождаемое пластической деформацией вокруг кончика трещины и, возможно, полной текучестью. Если после достижения этой точки конструкцию разгрузить, то кривая нагрузка — дефор-

когда введением отличающихся значений масштабного коэффициента для четных и нечетных полуциклов нагружения учитывается анизотропность циклических свойств. Рассматриваемые материалы дают следующие величины Q* : 1,95 (В-96), 1,93 (В-95) и 2,0 (ТС). В некоторых случаях, как например для материалов с площадкой текучести, диаграммы циклического деформирования оказываются не подобными исходной кривой. В таких условиях целесообразно, видимо, осуществлять приведение диаграмм к кривой первого полуцикла. При этом функция / уравнения (2.2.1) заменяется /', определяемой уже не исходной диаграммой деформирования, а диаграммой первого полуцикла

Пользуясь диаграммой изотермического распада, можно приближенно рассчитать скорость охлаждения в субкритическом интервале температур, обеспечивающую полное или частичное отсутствие закалки металла околошовной зоны. Для получения в околошовной зоне металла, в котором будут отсутствовать структуры закалки, необходимо, чтобы средняя скорость охлаждения в интервале температур от Гх до (Тт — 55) не превышала предельного значения:

Рис. 9.5 Кривые охлаждения для различных способов закалки, совмещенные с диаграммой изотермического распада аустенита

Изотермическая закалка (рис. 9.5, кривая 4) отличается от ступенчатой более длительной выдержкой в закалочной ванне при температуре выше мартенситного превращения до полного распада аустенита. При изотермической закалке сталь нагревается до состояния аустенита, а затем резко переохлаждается до температур изотермического распада (250—300° С), соответствующего получению игольчатого тростита. Эта структура по твердости близка к мартенситу, но обладает большей вязкостью. Продолжительность выдержки в закалочной среде определяется диаграммой изотермического распада аустенита конкретной стали. Последующее охлаждение проводится на воздухе.

Если сталь, нагретую выше Асз или Аст,переохладить до температур ниже Аь то аустенит оказывается в метастабильном (неустойчивом) состоянии и претерпевает превращения. Для описания кинетики превращения переохлажденного аустенита пользуются диаграммой изотермического превращения аустенита, построенной экспериментально для каждой марки стали (рис. 33).

шается при переохлаждении ниже 550° С. Поэтому суммарный эффект действия указанных факторов приводит к изменению скорости превращения v, которая при степени переохлаждения &t = 177° С (или при t = 550° С) оказывается максимальной. Вблизи 220° С скорость превращения аустенита в двухфазную смесь так же, как и при 727° С (At), приближается к нулевому значению. Так как образование перлита подчиняется законам фазовых превращений, скорость образования центров перлита и скорость их роста имеет экстремальную величину (при 550° С). Так как зарождение центров кристаллизации и их рост зависят от времени, и скорость этих процессов изменяется по кривой, имеющей максимум, указанную зависимость можно представить в системе координат: температура превращения f — время превращения т (рис. 82, б). Приведенная на рис. 82, б диаграмма называется диаграммой изотермического превращения аустенита (или С-кривые). Область диаграммы левее линии

Увеличение содержания углерода в стали с осложнённой диаграммой изотермического распада аустенита приводит к ускорению превращения в первой зоне и к замедлению во вто-

Превращение аустенита характеризуется диаграммой изотермического распада аустенита (С-кривой).

Конструкционные легированные стали (0,3—0,5 % С) приобретают оптимальные механические свойства в результате изотермической закалки с выдержкой в нижней части промежуточной зоны изотермического распада аустенита (несколько выше точки Мп). Продолжительность выдержки в закалочной среде зависит от устойчивости аустенита при температурах выше точки Мк, определяемых диаграммой изотермического распада аустенита для данной стали.

увеличивается в 10 раз, длительность распада увеличивается примерно вдвое. Пользуясь диаграммой изотермического распада, можно приближенно рассчитать скорость охлаждения в субкритическом интервале температур, обеспечивающую полное или частичное отсутствие закалки металла околошовной зоны. Для получения в околошовной зоне металла, в котором будут отсутствовать структуры закалки, необходимо, чтобы средняя скорость охлаждения в интервале температур от Т1, до (Тт-55) не превышала предельного значения:

Кривую охлаждения VK можно представить в виде ступенчатой линии с горизонтальными ступенями бесконечно малых размеров. При наложении кривых охлаждения на диаграмму изотермического распада аустенита допускают, что время выдержки в течение одного .и того же бесконечно малого промежутка dt при температурах, близких к А\, и при температурах в районе выступа кривой начала распада (приводит к одним и тем же превращениям. Но это не так. Длительность инкубационного периода при температурах, 'близких к Ль во много раз больше, чем в районе выступа кривой. Поэтому диаграммой изотермического распада аустенита можно пользоваться только для приближенной оценки превращений, происходящих в стали при непрерывном охлаждении. Ступеньки равной .продолжительности при разных температурах обеспечивают различную подготовку превращения.

Для сравнения на рис. 74, б приведена диаграмма изотермического распада аустенита для той же стали. Линии начала образования феррита и перлита на диаграмме превращения при непрерывном охлаждении сдвинуты в сторону более длительных промежутков времени по сравнению с диаграммой изотермического распада аустенита. Как уже отмечалось, причина сдвига заключается в том, что инкубационный период превращения аустенита имеет большую длительность при температурах, близких к Ль по сравнению с инкубационным периодом в области выступа кривой начала