Фрактодиагностика разрушения металлических материалов и конструкций: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов "Физическое материаловедение" и "Металлургия"

ВВЕДЕНИЕ Условные обозначения ГЛАВА 1. МАКРО- И МИКРОСТРОЕНИЕ ИЗЛОМОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 1.1. Классификация изломов 1.2. Макростроение изломов 1.3. Микростроение изломов 1.4. Стадийность и самоподобие процесса разрушения Библиографический список к главе 1 ГЛАВА 2. РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОДНОКРАТНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ 2.1. Основные виды разрушения 2.1.1. Вязкое разрушение 2.1.2. Квазихрупкое разрушение 2.1.3. Хрупкое разрушение 2.1.4. Вязкохрупкое разрушение 2.1.5. Смешанное разрушение 2.2. Влияние различных факторов на охрупчивание материалов 2.2.1. Влияние температуры испытания. Хладноломкость металлов 2.2.2. Влияние напряженного состояния и уровня прочности материала 2.2.3. Влияние скорости нагружения 2.2.4. Влияние окружающей среды 2.3. Элементы механики разрушения при однократных видах нагружения 2.3.1. Некоторые понятия механики разрушения 2.3.2. Пластические зоны и локальное напряжённое состояние материала у вершины трещины Библиографический список к главе 2 ГЛАВА 3. РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ 3.1. Механизм и стадийность усталостного разрушения 3.1.1. Зарождение усталостной трещины 3.1.2. Распространение усталостной трещины 3.2 Характеристики условий нагружения и усталостной прочности 3.2.1. Циклы, схемы и виды нагружения 3.2.2. Кривая усталости. Малоцикловая, многоцикловая и гигацикловая усталость 3.3. Элементы механики разрушения при циклическом нагружении 3.3.1. Коэффициенты интенсивности напряжения при циклическом нагружении 3.3.2. Кинетическая диаграмма усталостного разрушения 3.3.3. Пластические зоны у вершины усталостной трещины Библиографический список к главе 3 ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПРОВЕДЕНИЯ ДИАГНОСТИКИ РАЗРУШЕНИЯ 4.1. Методики подготовки изломов к исследованию 4.1.1. Хранение изломов 4.1.2. Очистка изломов 4.1.3. Визуальное изучение изломов и фотографирование 4.1.4. Разрезка изломов 4.2. Проведение микрофрактографических исследований 4.2.1. Растровая электронная микроскопия 4.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия 4.2.3. Сравнение характеристик растрового и просвечивающего электронных микроскопов 4.3. Рентгеноструктурный анализ как метод исследования изломов 4.3.1. Влияние шероховатости поверхности и дефокусировки образца на ширину рентгеновских дифракционных линий 4.3.2. Влияние градиентов деформации материала вблизи поверхности изломов на ширину рентгеновских дифракционных линий 4.3.3. Подготовка образцов к исследованию 4.3.4. Выбор условий съёмки и локальность исследования 4.3.5. Определение искаженности кристаллической структуры материала на поверхности излома 4.3.6. Определение глубины пластических зон под поверхностью излома методом послойного стравливания 4.3.7. Измерение толщины стравленного слоя металла с поверхности излома 4.3.8. Метод последовательной съёмки шлифа, расположенного нормально к поверхности излома 4.3.9. Погрешности определения глубины пластических зон под поверхностью разрушения 4.3.10. Определение объёмного содержания мартенситных фаз Библиографический список к главе 4 ГЛАВА 5. МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И КИНЕТИКА РАЗВИТИЯ ПЛАСТИЧЕСКИХ ЗОН ПОД ПОВЕРХНОСТЬЮ ИЗЛОМОВ 5.1. Материалы и методики исследования 5.2. Пластические зоны и механизмы разрушения материалов при однократных видах нагружения 5.2.1. Разрушения материалов с ОЦК-решеткой в интервале вязкохрупкого перехода 5.2.2. Разрушения материалов с ГЦК-решеткой 5.2.3. Связь локального напряженного состояния материала с механизмами разрушения и кинетикой развития пластических зон у вершины трещины 5.3. Пластические зоны и механизмы разрушения металлических материалов при циклическом нагружении 5.3.1. Влияние коэффициента асимметрии цикла, схемы нагружения и толщины образцов на усталостную прочность и механизм разрушения металлических материалов 5.3.2. Зависимость ширины усталостных бороздок на поверхности изломов от коэффициентов интенсивности напряжения у вершины трещины 5.3.3. Закономерности изменения глубины пластических зон под поверхностью изломов и структурных изменений материала в данных зонах Библиографический список к главе 5 ГЛАВА 6. ФРАКТОДИАГНОСТИКА РАЗРУШЕНИЯ 6.1. Понятие фрактодиагностики 6.2. Фрактодиагностика эксплуатационных повреждений 6.2.1. Параметры эксплуатационных повреждений, которые могут быть выявлены фрактографически 6.2.2. Влияние толщины и формы детали или конструкции на изменение типа разрушения 6.3. Определение свойств материала и параметров разрушения фрактографическими методами 6.3.1. Определение критической температуры хрупкости материала фрактографическим методом 6.3.2. Оценка длительности роста усталостной трещины по ширине усталостных бороздок 6.3.3. Определение величины номинального напряжения по параметрам микрорельефа излома Библиографический список к главе 6 ГЛАВА 7. РЕНТГЕНОВСКАЯ ФРАКТОДИАГНОСТИКА РАЗРУШЕНИЯ 7.1. Понятие рентгеновской фрактодиагностики 7.2. Определение локального напряженного состояния материала у вершины трещины при различных видах нагружения 7.3. Определение статической трещиностойкости материала разрушившегося объекта по глубине пластической зоны под поверхностью излома 7.4. Рентгеновский метод определения критических температур хрупкости 7.5. Определение характеристик разрушения при циклическом нагружении 7.5.1. Определение критических длин трещин на поверхности усталостных изломов 7.5.2. Определение напряжений цикла 7.5.3. Определение коэффициента асимметрии цикла нагружения 7.5.4. Определение скорости распространения усталостной трещины 7.6. Исследование изломов с повреждённой поверхностью 7.6.1. Идентификация изломов с использованием интегральной ширины дифракционной линии 7.6.2. Использование послойного текстурного анализа 7.7. Определение температуры локального разогрева и фазового состава метастабильной аустенитной стали у вершины распространяющейся трещины Библиографический список к главе 7 ГЛАВА 8. ПРИМЕРЫ ДИАГНОСТИКИ РАЗРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И ДЕТАЛЕЙ МАШИН 8.1. Результаты исследования фрагмента рабочей лопатки турбины авиационного двигателя 8.2. Результаты исследования рычага поворота лопасти несущего винта вертолёта Ми-8 8.3. Результаты исследования характера разрушения и качества материала болтов крепления кронштейнов и гидродемпфера к рукавам втулок вертолета Ми-8 8.4. Исследование разрушенного барабана колеса шасси самолёта МиГ-29