Диаграмму состояния

Чтобы приблизить результат испытаний к поведению материала в реальной конструкции, следует взять толщину -образца равной толщине детали. Еще лучше, если образец каким-либо образом имитирует деталь в том случае, когда расчету подлежит конкретная конструкция. Для такого модельного образца следует иметь формулу для коэффициента интенсивности напряжений К. На образцы наносим исходные трещины разной длины I (следует также. предусмотреть образцы без трещины). Затем эти образцы доводят до разрушения и строят график повреждаемости (или критическую диаграмму разрушения) в координатах Оразр - I (длина здесь берется исходная, разрушающее напряжение - номинальное в нетто сечении). Затем строим график зависимости предельного коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины. В формулу для К подставляем аразр и i и находим К = Кс, которое и откладываем на графике при данной I.

Дальнейшее развитие этою метода состоит в предположении [22, 2421, что fl-кривая есть характеристика материала, причем кпд этой кривой зависит от подрастания трещины (но не от ее начальной длины). Форма экспериментальной Д-крпвой определяет характер докритического роста трещины. На рис. 29.1 показано, как по /?-кривой можно получить докритпческую диаграмму разрушения или, наоборот, как по известной из опыта диаграмме разрушения получить плотность энергии разрушения ь функции прироста длины трещины.

тическом состоянии условие (29.3) «отрезает» диаграмму разрушения в точке (Ос, IJ. В этом момент G = Gc, R = Gc = 2f.

Относительно коэффициента запаса т следует заметить, что к общем случае он может оказаться функцией длины трещины. Отношение т — I с(1~) / К(1) не есть постоянная величина, и оно может служить основой для назначения подходящих величин коэффициентов запаса ттг. Такой способ назначения коэффициента т позволит учесть и скомпенсировать различие в тарировках образца и детали 4). Коэффициент ттг уменьшает предел трещипо-стойкости и длину трещины (на критической диаграмме) при постоянном напряжении. При этом получают допустимый предел трещиностойкости п допустимую диаграмму разрушения.

Уравнение (37.3) позволяет рассчитывать зависимость длины трещины и скорость движения ее концов от времени при постоянной нагрузке. Другими словами, это уравнение определяет докри-тическое состояние тела с трещиной, ладанной начальной длины, или же докритическую диаграмму разрушения l = l(t). Долговечность тела с трещиной определяется временем, при котором скорость движения концов трещины становится бесконечно большой. Этот момент времени соответствует критическому состоянию — трещина подрастает до длины, при которой заданная нагрузка является критической в упруговязкой среде, окружающей трещи-

Можно предложить следующее уравнение, описывающее до критическую диаграмму разрушения (см. § 29) [441, 4421:

Итак, соотношения (47.12) — (47.14), (47.22) и (47.23) по данным о механических свойствах металла (Е, ат), константам переноса водорода в металле и константам взаимодействия металла с водородосодержащей средой (т. е. С0), позволяют расчетным путем построить кинетическую диаграмму разрушения металла, если экспериментально установлена зависимость относительного сужения (предварительно однородно наводороженного) стандартного образца от концентрации водорода в наименьшем сечении в момент разрушения of = 'Ф (С*). Указанная концентрация, во-

Если деформированию при статическом растяжении силой F подвергают стандартные цилиндрические или плоские образцы с исходным сечением AQ и длиной рабочей части /о, то получают (рис. 3.2.1) полную диаграмму разрушения в координатах ".F-Д/" (Д/=/-/о, / - длина рабочей части при нагрузке F). Эту диаграмму в соответствии со стандартной методикой перестраивают в диаграмму деформирования в условных напряжениях tj=F/Ao и условных деформациях e=Al/Ift. По результатам измерений текущих значений усилий F, площади поперечного сечения А и длины рабочей части / можно определить истинные напряжения <3K=F/A и

Дальнейшее развитие этою метода состоит в предположении [22, 242], что /?-кривая есть характеристика материала, причем ьпд этой кривой зависит от подрастания трещины (но не от ее начальной длины). Форма экспериментальной /?-крпвой определяет характер докритического роста трещины. На рпс. 29.1 показано, как по .R-кривой можно получить докритпческую диаграмму разрушения или, наоборот, как по известной пз опыта диаграмме разрушения получить плотность энергии разрушения в функции прироста длины трещины.

тическом состоянии условие (29.3) «отрезает» диаграмму разрушения в точке (ас, 1С). В этом момент G = Gc, R = Gc = 2f.

Относительно коэффициента запаса т следует заметить, что в общем случае он может оказаться функцией длины трещины. Отношение т — Ic(l)/K(l) не есть постоянная величина, и оно может служить основой для назначения подходящих величин коэффициентов запаса т. Такой способ назначения коэффициента т позволит учесть и скомпенсировать различие в тарировках образца и детали '). Коэффициент т уменьшает предел трещино-стойкости и длину трещины (на критической диаграмме) при постоянном напряжении. При этом получают допустимый предел трещиностойкости и допустимую диаграмму разрушения.

Имея достаточное количество сплавов и определив в каждом сплаве температуры превращений, можно построить диаграмму состояния.

Если теперь полученные температуры нанести на диаграмму, где координатами будут температура и концентрация, и затем соединить точ.ки ликвидус одной линией, а точки солидус — другой, то получим диаграмму состояния (рис. 91).

Вместе с тем отмечалось (см. также гл. II), что превращение при температуре фазового равновесия невозможно, так как в этом случае нет стимула для превращения, нет выигрыша в запасе свободной энергии. Поэтому равновесную диаграмму состояния следует рассматривать как тот предельный случай, когда при бесконечно малых скоростях нагрева или охлаждения достигается бесконечно малая разность уровней свободных энергий 'сосуществующих фаз 'и 'когда, следовательно, превращение совершенствуется с бесконечно малой скоростью. Реально же обнаруживаемые температуры превращения при нагреве, который производится с какой-то конечной скоростью, лежат всегда выше равновесных, а для случая охлаждения всегда ниже, что и показано схематически на рис. 107.

Как видели раньше, для изображения однокомпонентной системы достаточно нанести точки на прямую линию (см. рис. 86), диаграмму состояния двухкомпонентной системы изображают в виде плоского графика (см. рис. 87). Диаграмма состояния сплавов с тремя компонентами изображается в прост-

Для ХТО необходимо наличие растворимости диффундирующего элемента в металле, т. е. необходимо, чтобы насыщенный компонент В мог образовывать с насыщаемым металлом А систему сплавов с областью растворимости В и А. Сплавы, имеющие диаграмму состояния, изображенную на рис. 174,а и 174,6, имеют область твердого раствора вблизи компонента А, и поэтому возможна ХТО, состоящая в насыщении металла А компонентом В. Для сплавов, имеющих диаграмму состояния, изображенную на рис. 174,в, диффузия В в А возможна, но лишь выше /Эвт, когда в данной системе существует ком-

Однако получить надлежащую структуру свинцовистой бронзы трудно, так как большой температурный интервал кристаллизации (954—326°С) (см. диаграмму состояния Си—РЬ, рис. 438, б) при различии в плотности меди и свинца благоприятствует усиленной ликвации по плотности. Это явление можно предупредить ускорением охлаждения расплава в процессе кристаллизации.

Диаграмму состояния сплавов, в которых присутствует устойчивое химическое соединение А„Вт, можно разделить на две части.

Рассмотрим диаграмму состояния для компонентов А и В и фаз L и а.

Диаграмма состояния сплавов с полной нерастворимостью в твердом состоянии соответствует двойным сплавам РЬ—Sb, Sn—Zn, Pb— Ag, Bi—Cd и др. Рассмотрим диаграмму состояния для компонентов А и В и фаз L кристаллов А и В (рис. 4.6).

Рассмотрим диаграмму состояния при образовании устойчивого химического соединения. Такое соединение дает, например, система Са—Mg.

Рассмотрим диаграмму состояния при образовании неустойчивого химического соединения.