Изломы длительного статического нагружения
6.1. Изломы замедленного разрушения при нормальной температуре
Разрушение, наступающее с течением времени, значительно большем, чем время,-необходимое для развития упругой деформации, в замкнутой напряженной системе, т. е. без ее подгружения извне, наблюдаемое на изделиях из неметаллических (органические стекла, пластмассы и др.) и металлических материалов особенно у пружинных, шарикоподшипниковых и др. сталей, после закалки и низкого отпуска принято называть замедленным разрушением, Основными особенностями этих разрушений являются:
1. Нагрузка, приводящая материал к замедленному разрушению, ниже нагрузки при кратковременном разрушении.
2. Излом в случае замедленного разрушения имеет макрохрупкий характер.
Макрохрупкий характер излома определяется перпендикулярностью поверхности излома направлению максимальных растягивающих напряжений; кристаллическим строением основной площади излома и наличием на изломах рубцов, лучеобразно расходящихся из зоны начала разрушения. Как и на прочих хрупких изломах, рубцы у начала разрушения более мелкие, по мере продвижения разрушения они становятся грубее.
На ряде изломов замедленного разрушения наблюдается достаточно четкая граница между зоной медленного распространения трещины и зоной, где разрушение произошло с большей скоростью. Так, при длительном испытании на растяжение с изгибом образцов из стали ЗОХГСА после изотермической закалки на твердость 35—37 Rс на изломах обычно имеют место две несколько различающиеся по строению зоны: первая — начальная зона — имеет более волокнистое строение, а вторая — зона окончательного разрушения — более по своему строению соответствует хрупкому разрушению. Первая зона отделена от второй достаточно четкой границей.
Подобные изломы имеют место при замедленном хрупком разрушении болтов в эксплуатации (рис. 20).
 а б |
| Рис. 20. Излом при длительном нагружении с перекосом при комнатной температуре стали 30ХГСА после изотермической закалки, НRc=35…37: а – образца, б – болта. |
Изломы стеклянных пластин, разрушенных при длительном воздействии нагрузки, также состоят из двух зон: медленного и ускоренного разрушения.
Изломы витых пружин под постоянной статической нагрузкой происходят от нормальных напряжений при кручении и направлены под углом 45° к оси витка.
Замедленное разрушение возможно также при длительном приложении сжимающих нагрузок. Излом проходит по направлению, перпендикулярному максимальным поперечным деформациям.
6.2. Изломы длительного статического нагружения при повышенных температурах
Характерной особенностью возникновения таких изломов является пониженная, по сравнению с кратковременной, напряженность и, как следствие этого, более медленное развитие разрушения.
Изломы длительного статического нагружения при повышенных температурах чаще всего являются малопластичными, поэтому некоторые особенности, присущие хрупким изломам однократного нагружения при нормальной температуре, характерны также и для изломов длительного разрушения. Понятия повышенных температур для разных материалов могут существенно отличаться в зависимости от их температуры плавления. Например, для низкоплавких металлов, таких как олово, свинец и т. д., даже комнатные температуры являются по своему влиянию повышенными. Поэтому физически более правильно пользоваться для сопоставления свойств металлов с резко отличающейся температурой плавления так называемыми «сходственными» или «гомологическими» температурами, учитывающими отношение температуры опыта к абсолютной температуре плавления.
Изломы длительного статического нагружения при высокой температуре, как правило, имеют грубозернистую поверхность, скрупными неровностями (фиг. 21) и межзеренным характером разрушения.
 | Рис. 21. Излом длительного нагружения при температуре 800°С жаропрочного сплава на никелевой основе (σ=20 кг/мм2, τ = 13 час). |
Однако и для этого вида разрушения могут наблюдаться и более или менее волокнистые изломы, что зависит от времени нагруженияи температуры. Степень «волокнистости» в изломе обусловливается количеством зерен, разрушившихся по телу зерен.