ELEMENTI STROJEVA

1
1
1
0,8
2
0,8
0,6
3
0,6
0,4
4
0,4
10 20 50 100 200 500
10 20
50 100 200 500
[mm]
[mm]
Slika 1.24: Faktori utjecaja dimenzija na statičke karakteristike čvrstoće
a) za vlačnu čvrstoću: 1- ugljični čelici, 2- legirani čelici, 3- nodularni lijev, 4- sivi lijev
b) za granicu tečenja pri vlačnom naprezanju za ugljične konstrukcione čelike
1.8.1.4 Čvrstoća u slučaju promjenjivih naprezanja
Strojni dio koji je dulje vremena podvrgnut naprezanjima promjenjivim u vremenu, lomi se pri
naprezanjima koja su znatno manja od statičke čvrstoće i granice tečenja. Ovo je posljedica tzv.
zamora materijala. Za razliku od lomova pri statičkom opterećenju, lomovi zbog zamora
materijala redovito nastaju bez prethodnog razvlačenja materijala (dakle bez trajne deformacije i
kontrakcije presjeka), bez obzira na vrstu i osobine materijala i na vrstu naprezanja. Razlog
ovome je to što su naprezanja koja uzrokuju zamorni lom, znatno ispod granice tečenja.
Proces zamaranja uvijek počinje začećem inicijalne (mikro)pukotine duljine reda veličine
kristalnog zrna (oko 0,05 mm), a proces začeća pukotine započinje cikličkim gomilanjem
plastičnih deformacija na mjestima mikrokoncentracije naprezanja. Izvori mikrokoncentracije
naprezanja su najčešće na površini napregnutog elementa, i to pri dnu udubina površinskih
neravnina, u okolini oksida koji djeluju kao strano tijelo (uključina), te na mjestima svih ostalih
nehomogenosti izazvanih okolišem i obradom (npr. gubitak ugljika pri kovanju ili uključine pri
lijevanju). Važan uzrok začeća pukotine na površini jest i činjenica da su nominalna naprezanja
uvijek najveća na površini. Ustvari, pukotina se uvijek začinje na mjestu najvećih stvarnih
naprezanja. Oko kristalnih zrna s ovako nagomilanim plastičnim deformacijama formiraju se
klizne ravnine, najčešće na granici sa nedeformiranim zrnima. Daljnja ciklička opterećenja
uzrokuju i samo klizanje - početak rasta kratkih mikropukotina.
Ovo se lijepo vidi na slici 1.29, gdje je lijevo-gore od mikropukotine zrno niskougljičnog čelika s
plastičnim deformacijama tj. dislokacijama, a desno-dolje zrno praktički bez dislokacija. Gore
desno se vidi ishodište buduće pukotine na dnu površinske neravnine. Inicijalna pukotina se dakle
najčešće začinje transgranularno (između dvaju kristalnih zrna), ali se može začeti i
intergranularno (kroz jedno kristalno zrno). U zoni visokih naprezanja začinje se više pukotina,
ali se počinje širiti samo jedna od njih, i to ona, čiji faktor intenziteta naprezanja ( 1.8.1.3.7.3)
premaši svoju graničnu vrijednost, tzv. prag širenja pukotine. Tada se pukotina počinje širiti,
intergranularno ili transgranularno, ali makroskopski uvijek u smjeru maksimalne vrijednosti
faktora intenziteta naprezanja.
41