Механічна стабільність і крихкість металів і стопів. Ч. 1. Параметри та критерії стабільного стану

Ю. Я. Мєшков, Г. П. Зіміна

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 27.03.2023; остаточний варіант - 13.04.2023. Завантажити: PDF

В статті розглядається проблема крихкого руйнування криць, спричиненого дією концентраторів напружень (КН), в тому числі тріщин, за низьких температур випробування. Автори роботи розглядають в’язко-крихкий перехід за критичної температури $T_{C}$ руйнування зразків з КН як втрату механічної стабільности граничної міцности $\sigma_{NF}$ під час руйнування зразка з КН нижче межі плинности металу $\sigma_{0.2}$. Механічну стабільність міцности металевим матеріялам надає пластичність, яка зосереджується в інтервалі деформаційного зміцнення між межею плинности $\sigma_{0.2}$ й істинним напруженням руйнування $S_{K}$ у вигляді показника зламостійкости $B_{r}$ = $S_{K}$/$\sigma_{0.2}$ під час в’язкого відриву у «шийці» зразка. Концентратор напружень локалізує весь резерв механічної стабільности металу $B_{r}$ в зоні пластичности, чим зумовлює макроскопічну крихку поведінку зразка за температури $T$ $\leq$ $T_{C}$, де міцність зразка з КН $\sigma_{NF}$ $\leq$ $\sigma_{0.2}$. Встановлено залежність критичного рівня $B_{rс}$ при $T_{C}$ від резерву механічної стабільности міцности ($B_{r}$) і виду КН. Розглянуто ефективність окрихчувальної дії різних типів КН (надрізів і тріщин) на прикладі армко-заліза ($\alpha$-Fe), а також конструкційних криць у широкому діяпазоні показників міцности ($\sigma_{0.2}$ = 150-1500 МПа) і пластичности ($\Psi_{K} \approx$ 10-83%). Показано, що критичний параметер резерву механічної стабільности $B_{rс}$ може стати ключовим засобом ранжування конструкційних стопів у практичному матеріялознавстві під час атестації стопів для застосування їх у виробах, що містять в собі конструкційні концентратори або тріщини втоми.

Ключові слова: міцність, крихкість, механічна стабільність, концентратор напружень, стабільність міцности, резерв стабільности міцности, ефективність концентратора.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i08/1029.html

PACS: 46.50.+a, 62.20.fk, 62.20.fq, 62.20.mj, 62.20.mm, 62.20.mt, 81.40.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. A. N. Stroh, Proc. Roy. Soc. London A, 223, No. 1154: 404 (1954). Crossref
  2. Ю. Я. Мешков., С. А. Котречко, А. В. Шиян. Механическая стабильность металлов и сплавов (Киев: Наукова думка: 2014).
  3. С. А. Котречко, Ю. Я. Мешков, Проблемы прочности, № 2: 55 (2009).
  4. В. Н. Грищенко, Ю. Я. Мешков, Ю. А. Полушкин, А. В. Шиян, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 7: 961 (2015).
  5. Ю. Я. Мешков, А. В. Шиян, Сталь, № 4: 46 (2018).
  6. Ю. Я. Мешков, А. В. Шиян, Сталь, № 12: 52 (2019).
  7. А. В. Шиян, Ю. Я. Мешков, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 6: 775 (2019). Crossref
  8. Ю. Я. Мешков, Г. А. Пахаренко. Структура металла и хрупкость стальных изделий (Киев: Наукова думка: 1985).
  9. Р. Петерсон. Коэффициенты концентрации напряжений (Москва: Мир: 1977) (пер. з англ.).
  10. Г. Н. Савин, В. И. Тульчин. Справочник по концентрации напряжений (Киев: Вища школа: 1976).
  11. П. Ф. Кошелев, С. Е. Беляев, Прочность и пластичность конструкционных материалов при низких температурах (Москва: Машиностроение: 1967).
  12. А. В. Шиян, Физическая природа локального напряжения хрупкого разрушения сталей и сварных швов (Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук) (Киев: Институт металлофизики АН УССР: 1990).