Влияние воздействия агрессивной среды, усталости и механической нагрузки на характер разрушения металлических конструкций низколегированных сталей

Введение 3
ГЛАВА 1. Явление усталости. Кривая усталости. Предел выносливости 7
Диаграмма предельных напряжений 10
[диаграмма Смита (Smith)] 10
Диаграмма предельных амплитуд [диаграмма Хейга 11
Факторы, влияющие на усталостную прочность материалов 12
Поверочный расчет при циклическом нагружении 13
Расчет на прочность при циклических напряжениях 16
Зарождение усталостного излома 19
Классификация изломов и их характерные признаки 20
Макростроение усталостных изломов 22
Распространение трещины при усталостном изломе 25
Пластическая деформация при распространении усталостного излома. 26
Усталостное коррозионное растрескивание (коррозионная усталость) 27
Фреттинг-коррозия 30
Глава2 ВИДЫ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ. 33
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ. 42
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ. 50
Электрохимическая коррозия в спокойных водных растворах 50
Глава 3. Исследовательская часть 54
Исследование поверхности разрушения полуоси балки заднего моста автомашины КАМАЗ-5511 54
Исследован характера разрушения трубы 59
Исследование разрушенного радиатора центрального отопления 62
Заключение 66
Список литературы 66

Весь текст будет доступен после покупки

Достаточно часто причиной выхода из строя деталей машин является усталостное разрушение. Излом этого вида образуется и распространяется в конструкциях, подвергающихся действию знакопеременных нагрузок. Возникающие при этом циклически действующие напряжения могут быть значительно ниже предела текучести. Зарождение и распространение усталостного разрушения – это весьма сложные процессы. Оба они происходят при наложении локальной микропластической деформации. Для распространения усталостной трещины необходимо, чтобы в ее окружении действовали растягивающие напряжения. До настоящего времени проводятся оценки циклической прочности материала с помощью лабораторных испытаний, в результате которых получают кривые усталости. Однако поскольку результаты, полученные на лабораторных образцах, трудно перенести на конкретные детали, все в большей степени начали использовать натуральные испытания всей конструкции, например несущей плоскости самолета, подвергая ее усталостным нагрузкам на специальных стендах.
Усталостные изломы являются исключительно ценным источником информации познавательного и прикладного характера. Определенные признаки излома, обнаруживаемые прежде всего методами электронной микрофрактории, являются дополнительным предметом для размышлений о механизме зарождения и распространения усталостных трещин, их скорости и задержки, о характере и последствиях воздействия разных внешних и внутренних факторов. Этими проблемами занимается микрофрактография – микроскопическое исследование поверхности изломов, которая рассмотрена в специальном разделе этой главы. Макрофрактография – макроскопическое исследование изломов – служит в основном практическим целям.
По виду определенных областей и характеру излома, видимых невооруженным глазом или при небольшом увеличении, можно приблизительно оценить вид и распределение напряжений, которые существовали в эксплуатационной детали или узле, направление нагрузки, характер и величину перегрузок. Можно также сделать вывод о причинах усталостного разрушения, в том числе об эксплуатационных причинах (условия работы, влияние окружающей среды, воздействие активных сред), конструктивных (форма и размеры), а также технологических (материал, термическая и механическая обработка и т.п.). В результате можно воссоздать картину поведения детали в конкретных условиях и дать выводы для материаловедов, технологов и конструкторов. На основе макро- и микрофрактографических исследований можно восстановить историю нагружения детали, что является ценной информацией.
Для исследования микростроения излома – микрофрактографии – применяют световые и электронные микроскопы. Световые микроскопы в настоящее время выполняют вспомогательную роль и служат для предварительного осмотра рельефа поверхности излома и отыскания участков, для дальнейшего исследования. Слишком малая глубина резкости, незначительная разрешающая способность этих микроскопов не позволяют вникать в детали микростроения. Тем не менее световой микроскоп дал начало микрофрактографии. Основателем микрофрактографии считается Запфс, который вместе с коллегами опубликовал в 1940 – 1951 гг. большое количество работ. Исследование изломов с помощью реплик на просвечивающем электронном микроскопе, обозначаемое в дальнейшем ПЭМ очень трудоемко. Однако такое исследование дает очень верное изображение микрорельефа поверхности трещины, что обусловлено высокой разрешающей способностью и, прежде всего, большой глубиной резкости, которая почти в 1000 раз выше, чем в световом микроскопе. Для наблюдения с помощью ПЭМ наиболее часто применяют обычные одно- и двухступенчатые реплики, оттененные парами различных металлов. Однако существует возможность дефектов при создании реплики и ее повреждения в процессе снимания с очень развитых поверхностей разрушения, особенно если они содержат очень острые или вторичные трещины. Дополнение ПЭМ устройством для наклона реплик под различным углом в пределах ± 60? оказало помощь в выяснении не всегда разборчивых, а следовательно, и трудных для интерпретации картин.
Металлы в той или иной степени химически активны и при контакте с природной внешней средой или с технологическими средами подвергаются разрушению. Такое самопроизвольное разрушение металлов под воздействием физико-химических факторов внешней среды называют коррозией («corrodere» – по-латыни – «разъедать»).
Коррозионные процессы протекают на границе металл–внешняя среда. При этом внешняя среда называется коррозионной..
Определенные сочетания внешних и внутренних факторов приводят к возникновению характерных признаков коррозионных процессов, на основании которых классифицируют все многообразие коррозионных разрушений. Такое деление облегчает разработку средств борьбы с коррозией.
В качестве классификационных признаков коррозии используют механизм коррозионного процесса, геометрические характеристики коррозионных разрушений, условия взаимодействия металла с коррозионной средой, характер дополнительных воздействий на корродирующий металл в процессе его взаимодействия с внешней средой и другие.
В зависимости от механизма процесса различают химическую, электрохимическую, биохимическую и некоторые другие виды коррозии. В процессе химической и электрохимической коррозии принимают участие электроны. В обоих этих процессах происходит окисление металлов.
Целью данной дипломной работы является исследование характера разрушения объектов, вызванных усталостью и коррозией.
1. Обзор теоретических исследований воздействия усталости и коррозии на структуру, свойства и разрушения металлов.
2. Исследование эксплуатационных разрушений объектов от агрессивной среды и усталости.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. Явление усталости. Кривая усталости. Предел выносливости
Как показывает практика, нагрузки, циклически изменяющиеся во времени по величине или по величине и по знаку, могут привести к разрушению конструкции при напряжениях, существенно меньших, чем предел текучести (или предел прочности). Такое разрушение принято называть «усталостным». Материал как бы «устает» под действием многократных периодических нагрузок.
Усталостное разрушение – разрушение материала под действием повторно-переменных напряжений.
Усталость материала – постепенное накопление повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещин в материале и разрушению.
Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению.
Физические причины усталостного разрушения материалов достаточно сложны и еще не до конца изучены. Одной из основных причин усталостного разрушения принято считать образование и развитие трещин.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Берендеев Н.Н. Сопротивление усталости. Учебно-методическое пособие. — Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. — 64 с.
2. Гарф М.Э., Крамаренко O.Ю., Филатов М.Я., Филатов Э.Я. Развитие усталостных трещин в материалах и конструкциях 1980. , 151 стр.
3. Коцаньда Ст. Усталостное растрескивание металлов Пер. с польск. / Под ред. С. Я. Яремы. М.: Металлургия, 1990. 623 с.
4. Гусев А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках Москва: Машиностроение, 1989. — 248 с.

Весь текст будет доступен после покупки