Материаловедение в машиностроении

Усталостному разрушению подвергаются валы, оси, шатуны, болты, сварные соединения и другие детали, работающие при длительном действии знакопеременных нагрузок. Опасность усталостного нагружения по сравнению с однократным статическим заключается: - в более низкой величине разрушающего напряжения (до половины статической прочности и ниже); - в более резком и обычно неблагоприятном влиянии на прочность неоднородности структуры, надрезов, коррозионного воздействия, остаточных растягивающих напряжений и т.д.; - в существенно менее пластичном строении излома, что часто приводит к внезапной заключительной фазе разрушения. Процесс возникновения и развития усталостного разрушения состоит из следующих этапов: - Развитие и накопление в поверхностном слое микропластической деформации, вследствие движения дислокаций; - Образование на поверхности линий сдвига (скольжения); - Возникновение ступенек на поверхности из-за скопления дислокаций; - Расширение линий скольжения в полосы и постепенне перерождение в экструзии (выдавливание) и интрузии (углубления). - Возникновение субтрещин в интрузиях; - Слияние микротрещин при напряжениях выше предела выносливости, преодоление границ зерен, образование магистральной трещины усталости. - Скачкообразный рост трещины. Для распространения трещины на некоторую длину необходимо, чтобы у ее вершины была исчерпана пластичность., т.е. рост ее происходит после некоторого периода накопления повреждения перед трещиной. Для многих сплавов, в частности алюминиевых и титановых, продвижение усталостной трещины можно наблюдать на поверхности излома в виде полоски, бороздки (рисунок 10.2). 251