Явление хрупкости в сталях

Хрупкость характеризуется разрушением материала при малых деформациях в пределах упругой работы. Разрушение при этом происходит путем отрыва, а диаграмма растяжения имеет вид, показанный на фигуре, а, без площадки текучести и пластической стадии.


Диаграмма растяжения (А — остаточная деформация)

Диаграмма растяжения (А — остаточная деформация)


Хрупкость в сталях может появиться не только в результате различных качеств сталей, зависящих от химического состава и термической или механической обработки их, но и в результате некоторых условий работы, характеризуемых распределением потока силовых линий, которые вызывают сложное напряженное состояние, зависящее от формы тела.


Траектории напряжений (К — коэффициент концентрации)

Траектории напряжений (К — коэффициент концентрации)


К условиям, способствующим появлению хрупкости, относятся явления, вызывающие наклеп, старение, неравномерность в распределении напряжений, а также различные температурные изменения.

Хрупкое состояние материала часто способствует появлению трещин и приводит к разрушению конструкции. Поэтому конструктор должен по возможности избегать создания таких условий, которые могут вызвать появление в материале хрупкости.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Усталость металла

Усталостью металла называется явление разрушения его под действием многократно повторенной (несколько сот тысяч раз) знакопеременной или просто переменной нагрузки при значениях напряжений ниже предела прочности (например, разрушение проволоки при многократных перегибах). Способность металла сопротивляться такому разрушению называется выносливостью, а напряжение, при котором металл разрушается, называется его вибрационной прочностью σвб. Кривая вибрационной прочности Кривая вибрационной прочности…

Неравномерное распределение напряжений

Выше рассматривалась работа гладких образцов правильной формы, где напряжения во всех сечениях, удаленных от места приложения нагрузки, распределялись равномерно. Проводя траектории равных напряжений, получим прямолинейный силовой поток внутри образца (фигура Траектории напряжений (К — коэффициент концентрации), а), определяющий линейное одноосное напряженное состояние. Если в плоском образце сделать отверстие или надрезы с боков (фигура Траектории напряжений…

Влияние температуры

Механические свойства малоуглеродистой стали при нагревании ее до температуры t = 200 — 250° сравнительно мало меняются, но уже при 300 — 330° сталь в изломе получает крупнозернистое строение и становится более хрупкой (синеломкость). При этой температуре не рекомендуется деформировать сталь или подвергать ее ударным воздействиям. При дальнейшем возрастании температуры это свойство пропадает, но начинается…

Наклеп

Если сталь подвергнуть растяжению до пластического состояния и затем разгрузить, то появится остаточная деформация (фигура Диаграмма растяжения (А — остаточная деформация), б). При повторном нагружении образца после некоторого «отдыха»1 материала сталь опять начинает работать упруго, повторяя прямую разгрузки, и дальше ее работа идет по нормальному пути диаграммы однократного растяжения. То же самое будет и в…