СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
87
многочисленные острые надрезы, обеспечивающие переход к хрупкому
состоянию разрушения.
Развитие микроскопических трещин вызывает интенсивное разрыхление
материала, поскольку наблюдается раскалывание кристаллических зерен с
нарушением междуатомных связей и ускоряется при наличии нормальных
растягивающих напряжений, которые особенно опасны для возникновения
трещин усталости. Зона остаточного излома
имеет у хрупких металлов
грубокристаллическое, а у вязких – волокнистое строение, характерное также
для статического излома.
Иногда
термин
«усталость»
заменяют
обратным
понятием
«выносливость». Свойство материала сопротивляться усталости называется
выносливостью.
Сопротивление усталости характеризуется пределом выносливости, т.е.
наибольшим напряжением, которое может выдержать металл без разрушения
после заданного числа перемен нагрузок (циклов), и зависит от характера самого
цикла, так как нагрузки могут быть знакопеременными (растяжение – сжатие)
или без изменения знака.
Соответственно цикл может быть симметричным, если напряжения
противоположны по знаку и равны, и асимметричным, если напряжения не
одинаковы по величине (хотя могут иметь в последнем случае одинаковый
знак).
Выносливость металлов и сплавов зависит от их природы, характера
обработки, состояния поверхности, условий эксплуатации и т.п.
На предел выносливости оказывает большое влияние неоднородность
металла. В металле всегда могут присутствовать трещины, неметаллические
включения, газовые пузыри, усадочные раковины, пустоты и т.п., которые при
нагрузках вызывают местную концентрацию напряжений.
Распределение напряжения при изгибе и кручении таково, что наибольшие
напряжения возникают на поверхности. Например, при вращении
цилиндрического образца, подвергнутого изгибу, волокна, испытывающие
растяжение, через пол-оборота будут подвергаться сжатию, и наоборот. В этих
местах и начинает образовываться трещина усталости, которая часто возникает
на поверхности. Отсюда следует, что на сопротивление усталости оказывает
большое влияние состояние поверхности детали.
Шероховатость поверхности после обработки резанием (царапины, риски,
следы
от
режущего
инструмента),
наличие
участков
коррозии,
обезуглероженного слоя, резких изломов линий контура деталей (шпоночные
канавки, надрезы, отверстия) вызывают местную концентрацию напряжений и
могут резко понизить предел выносливости.
Места концентрации напряжений являются ослабленными участками
металла. В них начинается развитие пластической деформации и появление
микротрещин.
Чувствительность к концентрациям напряжений и к состоянию
поверхности, как правило, увеличивается с ростом предела прочности. Поэтому
