Трещины - надрывы в поверхностном слое металла образуются в результате высоких одноразово приложенных напряжений (растяжение, изгиб, кручение), когда нагрузка превышает прочность детали, например, при нарушении технологии правки детали, демонтаже или монтаже детали с хрупким поверхностным слоем или при перегрузке детали в эксплуатации (работа в нерасчетном режиме).
Трещины усталости - являются наиболее распространенными эксплуатационными дефектами. Основная причина усталостных разрушений деталей - действие высоких переменных напряжений. Трещины усталости возникают в местах концентрации напряжений: по галтелям, в местах с резкими переходами сечений и наличием подрезов, у основания резьбы и зубьев шестерен, в углах шпоночных канавок, у отверстий для смазки или в местах других конструктивных или технологических концентраторов напряжений. Трещины усталости появляются также в местах дефектов металлургического и технологического происхождения или следов грубой механической обработки поверхности (глубоких рисок, следов резца и т.п.).
Трещины усталости различают по внешнему виду. Чаще всего они бывают двух типов:
а - поперечные или кольцевые трещины, развивающиеся на цилиндрических деталях по окружности в сечении, перпендикулярном к оси детали;
б - трещины, расположенные под углом к оси детали.
В зоне усталостного разрушения отсутствуют какие-либо признаки пластической деформации даже у самых пластичных материалов. Ширина раскрытия усталостной трещины у выхода ее на поверхность в начальной стадии разрушения не превышает нескольких микрон.
Трещины термической усталости. Разрушение деталей после многократного воздействия периодически изменяющегося во времени уровня термических напряжений представляет собой явление термической усталости. Для разрушения при термической усталости характерно множественное возникновение трещин, что объясняется локальностью действия термических напряжений и относительно быстрой их релаксацией. Характерными для термоусталости являются трещины с широкими полостями и тупыми окончаниями – трещины " разгара".
Стенки большинства трещин интенсивно окислены. Трещины термоусталости могут иметь местные уширения, когда они пересекают границы зерен, неблагоприятно ориентированные для развития по ним трещин.
Трещины химической усталости. Разрушение материала в результате действия повторно приложенных нагрузок и коррозионной среды называют коррозионно-усталостным разрушением Коррозионно-усталостные трещины - это в большинстве случаев многочисленные трещины, разветвляющиеся по мере роста и заканчивающиеся пучками, напоминающими корневую систему растений.
Трещины контактной усталости - особый вид разрушения, представляющий собой контактные усталостные выкрашивания. Поверхностные контактные разрушения - фреттинг-коррозия или контактная усталость являются не полными разрушениями деталей, а сочетаниями многочисленных, часто очень мелких сколов.
Контактное усталостное выкрашивание (образование питтингов) с последующим развитием усталостного разрушения по сечению деталей наблюдается в таких деталях, как подшипники качения и скольжения, на зубьях шестерен, замковых соединениях и пр.
Кавитационное растрескивание. Кавитация означает образование полости на поверхности твердого тела при разрушении газообразных пузырьков. Лопающиеся пузырьки производят разрушения в слое металла на границе с жидкостью. Усталостная кавитация наблюдается когда колеблющаяся стенка граничит с жидкостью (например, в циклически нагружаемых подшипниках скольжения).
Разрушение под влиянием водорода (водородная хрупкость). Под влиянием растворенного водорода металлы могут настолько охрупчиваться, что уже при приложении малого растягивающего напряжения образуются трещины. Источниками поступления водорода могут явиться термическая диссоциация воды при металлургических процессах (литье, сварка), диссоциация газов, коррозия, гальванические процессы и т.п.
Трещины ползучести. Разрушение деталей после пластического течения их материала под воздействием постоянного напряжения при относительно высоких температурах называется разрушением от ползучести. Для ползучести является характерным множественное трещинообразование. Большое влияние на характер разрушения оказывает размер зерен и их разновидность. Для материала с разнородным зерном характерно межзеренное разрушение в области малых зерен и внутризеренное - по более крупным.
Растрескивание под действием термических напряжений. Разрушение под действием термических напряжений происходит только в следствие теплового градиента, без приложения внешней механической нагрузки. Причиной возникновения трещин при этом является образование локальных полей напряжений.
Коррозионные повреждения (очаговые, межкристаллитные и др.) встречаются на разных деталях. Степень коррозионного повреждения зависит от наличия агрессивных сред, качества защитных покрытий, неблагоприятного сочетания материалов деталей в узле и др. В эксплуатации коррозией часто поражены закрытые, внутренние полости, труднодоступные для осмотра.
Коррозионное растрескивание. Особенно опасный вид коррозионного разрушения - коррозионное растрескивание, происходящее при одновременном воздействии статических растягивающих напряжений (внешних или внутренних) и коррозионной среды. При этом наблюдается хрупкое разрушение и оно направлено перпендикулярно действию растягивающих напряжений. Считают процесс развития коррозионного разрушения состоящим из трех стадий:
I - медленное развитие трещин, когда процесс в основном определяется коррозионным фактором,
II - скачкообразное, относительно быстрое развитие трещин при увеличивающемся влиянии механического фактора;
III - лавинообразное разрушение (долом). Особенностью трещин при коррозионном растрескивании является их сильная разветвленность.
Механические повреждения поверхности - забоины, вмятины, надиры, риски, местный наклеп. Их причины могут быть разнообразными.
Список использованной литературы
1. В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Ф. Мужицкий, А.И. Маслов, А.А. Кеткович, Ю.А. Глазков; под редакцией В.В. Клюева Визуальный и измерительный контроль. - М.: РОНКТД, 1998.
2. Е.Ф. Кретов Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. - Санкт-Петербург: "Радиоавионика", 1995
3. Ф.Р. Соснин Дефекты металлопродукции: Учебное пособие по подготовке к сдаче специального квалификационного экзамена. - М.: МУЦ МНПО "Спектр"