Характеристики механических свойств материалов

Из литературных источников, а также на основании полученных нами результатов следует, что при определенных условиях эксплуатации характеристики механических свойств материалов могут изменяться незначительно, в то время как, начиная с некоторых критических условий, имеет место интенсивное изменение упомянутых характеристик. В связи с этим, а также с учетом того, что влияние температуры, давления,, среды и скорости нагружения на механические свойства материалов могут быть значительными, а запасы прочности, особенно в новой технике, минимальными, в науке о прочности материалов возникает новая проблема — необходимость исследования характера и закономерностей изменения физико-механических свойств материалов в зависимости от режимов и условий их нагружения или исследование стабильности свойств материалов.

Вопросы, связанные с изучением стабильности физико-механических свойств материалов, в настоящее время привлекают внимание все более широких кругов научных работников и инженеров, как и суперсовременное устройство плавного пуска Siemens. Цель таких исследований в области сопротивления материалов и строительной механики — установление условий стабильности свойств конструкционных материалов, т.е. условий их нагружения, при которых свойства материалов остаются практически неизменными (стабильными); в области физики металлов — изучение процессов, протекающих вблизи границ стабильности их свойств. Таким образом, цель исследований — получение новых данных как для решения проблемы управления физико-механическими свойствами металлов и сплавов, так и для построения элементов физически обоснованной теории их деформации и разрушения. В общем случае проблема стабильности свойств материалов сводится к исследованию влияния предыстории, режимов и условий эксплуатации на их характеристики. В этом плане можно выделить несколько основных факторов, предопределяющих изменение тех или иных свойств материалов.

С точки зрения существа процессов основные причины, обусловливающие изменение физико-механических свойств материалов, можно разделить на две взаимосвязанные группы — механические и физико-химические. Степень влияния их определяется видом и уровнем, продолжительностью действия нагрузок, скоростью изменения условий эксплуатации. Например, в случае механических воздействий можно различить объемные и поверхностные нагружения, статические, циклические, динамические и другие. Под физико-химическим воздействием можно понимать нагрев, рабочие среды (адсорбционные, коррозионные и др.). Необходимо отметить, что эти факторы действуют, как правило, совместно, хотя в отдельных случаях можно указать превалирующее влияние одного из них. Они проявляются как в процессе формирования необходимых эксплуатационных свойств материалов (предварительная обработка), так и в процессе неконтролируемого их изменения в эксплуатационных условиях. Среди основных режимов воздействия на металл можно выделить две группы — доэксплуатационные режимы (режимы формирования требуемой структуры и свойств материалов) и реальные условия эксплуатации. Последние так же, как и режимы предварительной обработки, оказывают существенное влияние на структуру и свойства материалов. Проанализируем результаты влияния нагружений растяжением при комнатной и повышенных температурах в условиях воздействия рабочих сред на характер и закономерности изменения физико-механических свойств сталей типа Х18Н9Т.