Портрет трещины - страница 29

Вопрос в том, какая из сотен и тысяч трещин окажется Минотавром, а какая – жертвой. Любая из них может быть и тем и другим. Это зависит от одного: каким образом она ориентирована и насколько успела подрасти. Главным «канибалом» обычно становится трещина, наибольшая по размерам и перпендикулярная к направлению растягивающих напряжений. Именно она начинает свое продвижение вперед, прощупывая своим упругим полем окрестности. Речь, конечно, идет не о каком-то радаре, которым она располагает. Нет, просто она очень чувствительна к.окружающему полю напряжений. А находящиеся рядом с нею микротрещины, меняют его, заставляя магистральную хищницу это ощущать и реагировать движением своей вершины.

Пока две трещины взаимно удалены, то есть расстояние между ними намного превышает их размеры, они друг друга не чувствуют. Словами А. С. Пушкина: «Все кончено: меж нами связи нет».

Но если расстояние между их вершинами меньше длины одной из трещин, картина меняется. Обе, находясь в пластичном материале, скажем стали СтЗ, начинают разворачивать свои вершины навстречу друг другу.

Это происходит и в случае медленного статического на-гружения и при динамическом процессе. Скорость разрыва перемычек в последнем случае достигает порой 50 м/с. При их объединении скачком увеличивается длина магистральной. Упругое поле такой трещины становится больше по размерам и она начинает «ощущать» более отдаленно расположенные трещины. Следует очередной «кровожадный» акт поглощения и возможности трещины еще более расширяются. «Съеденные» трещины не всегда и не строго расположены по линии основной. Поэтому ее форма сложная, ступенчатая. Таким образом, объединяя десятки и тысячи своих же сестер-трещин, магистральная достигает, наконец, критических размеров. Теперь уже она способна пренебречь пластическим течением в своей вершине и процесс кооперирования трещин ускоряется. Скорости трещин и разрыва перемычек между ними исчисляются сотнями и тысячами метров в секунду. «Волчий» характер при этом неизменен, а вот механизмы потери равновесия могут стать совсем другими. Например, небольшие трещины около устья магистральной, чем-то напоминающие рыбок-лоцманов у пасти

некоторых видов акул, теперь уже легко возбуждаются мощным упругим полем основной трещины и сами сливаются с ней, образуя быстро растущее целое.

Совершенно понятно, что это уже беда. После начала стремительного роста трещины с повальным объединением всех попадающихся на пути мелких трещинок у конструкции нет будущего. Она обречена. Для практики интересен период докритического стабильного существования металла. Пусть с трещиной! Пусть с целой их системой! Но металл должен служить, сопротивляться внешним силам и нести нагрузку. Он должен жить. И мы хорошо знаем, что он живет. Все без исключения конструкции детали и узлы содержат трещины и в большом количестве, но служат великой прочности! Почему?

По двум причинам. Во-первых, они спроектированы так, что приложенные к ним напряжения всегда меньше тех, которые нужны для подрастания самой «агрессивной» трещины. А во-вторых, и мы об этом уже говорили, металлы имеют определенный иммунитет против трещин. Он создается «прививкой», в роли которой выступает пластическая деформация. Она отодвигает закритичес-кий процесс и содействует локализации разрушения вблизи его наиболее острых в вершинах трещин и дефектов. Процессы деформирования, как человек, сглаживающий возможные конфликты, обволакивающий их деликатностью и мягкостью, понижают поле упругих напряжений в вершине трещины и, не давая ей расти, растрачивают накопленную энергию на движение дислокаций. Плохо, если металл хрупок по своей природе. Обладай он даже высокой прочностью, это не спасет его от разрушения, появись в нем какой-то концентратор напряжений или микроскопическая трещина. Ведь теперь нет амортизатора – пластичности, а напряжения в остром концентраторе настолько велика, что без труда превзойдет изначальные прочностные свойства металла.

Вот поэтому-то и говорят, что чувствительность к надрезам высокопрочных сталей всегда выше, чем у низкопрочных.