ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Длительная прочность при постоянных и переменных температурах из "Материалы и прочность деталей газовых турбин " Способность сопротивляться длительному действию нагрузок на металл называют длительной прочностью. Длительная прочность уменьшается с ростом температуры и времени. Поэтому принятый критерий длительного разрушения материала - предел длительной прочности Гдл является функцией времени и температуры. Пределом длительной прочности материала называют то минимальное значение напряжения, которое может выдержать материал без разрушения за заданное время при данной температуре. Под материалом в этом случае следует понимать материал разных плавок и размеров сечения, термически обработанный в производственных условиях по режиму, регламентированному техническими условиями, и имеющий соответствующие техническим условиям размеры зерен и механические свойства. Это связано с тем, что на характеристики длительной прочности материалов большое влияние оказывает их структурное состояние (наличие или отсутствие наклепа, величина зерна, количество и размеры упрочняющей фазы, зависящие от режимов технологической термической обработки или длительного старения в процессе эксплуатации и Т.Д.). Эти вопросы будут рассмотрены отдельно в гл. 3. Различие характеристик длительной прочности металла разных плавок, как правило, превышает различия этих характеристик у металла заготовок разных размеров, поэтому предел длительной прочности обычно относят к материалу независимо от вида и размеров заготовок (сортовой прокат, поковка, штамповка). Сказанное, разумеется, не относится к пределам длительной прочности кованого и литого металла. [c.136] При определении предела длительной прочности возникает ряд проблем, связанных с необходимостью предсказания значений (Гд.п для времени до разрушения, большего, чем экспериментально полученное при испытаниях данного материала при данной температуре для температур, при которых испытания вообще не проводились. Рассмотрим некоторые аспекты решения этих проблем. [c.136] Указанные зависимости позволяют с достаточной степенью достоверности описывать характеристики длительной прочности промышленных сплавов на основе ограниченного количества экспериментальных данных (испытаний при нескольких уровнях напряжений), позволяющих определить входящие в них константы. [c.137] Исследование длительной прочности, проведенное на 20 плавках двух материалов, показало, что распределение логарифма долговечности подчиняется нормальному закону не только для металла одной плавки, но также и для марки материала [81]. При длительности испытаний не менее 5000 ч расширением доверительного интервала на экстраполируемом до 100 ООО ч участке можно пренебречь. В случае применения образцов различных размеров полоса разброса данных испытаний о бразцов нескольких плавок не расширяется, а находится внутри нее. [c.138] Ряд авторов считает целесообразным исключать из рассмотрения результаты испытаний длительностью менее 100 ч независимо от уровня напряжений. Такой подход, по нашему мнению, неправилен, так как если из группы результатов испытаний при сравнительно высоких напряжениях исключить часть результатов, которым соответствует Тр 100 ч, то это приведет к неоправданному увеличению Тр р, а следовательно, изменению наклона кривой длительной прочности, в результате чего будут получены заниженные значения экстраполированных значений пределов длительной прочности. [c.138] Использование в качестве характеристик длительной прочности нижних значений доверительного интервала (Гд.п. -35ort дает возможность более обоснованно подойти к выбору необходимых запасов прочности деталей, работающих при высокой температуре. В ряде случаев это позволяет существенно снизить значение запасов по сравнению с нормами, установленными для случая использования данных, усредняющих сравнительно небольшое количество экспериментальных величин. В качестве примера, иллюстрирующего влияние вероятности неразрушения на значения длительной прочности, в табл. 2.9 приведены соответствующие значения для литого сплава ЖСбУ по данным работы [81]. [c.140] Особое место занимает вопрос о долговечности материалов в условиях сжимающей нагрузки. Многие авторы считают, что в условиях сжатия повреждения не накапливаются. Однако целый ряд экспериментальных данных противоречит этому предположению. [c.140] Больщое практическое значение имеет вопрос о влиянии на долговечность размеров деталей (образцов). При толщине образца, соизмеримой с размером зерна, межзеренные разрушения могут наблюдаться при меньших напряжениях, чем в толстых образцах [82]. Для сплавов на никелевой основе при отношении размера зерна к толщине стенки трубчатых образцов djAo 0,08 0,5 снижение долговечности по данным статистической обработки результатов, приведенных на рис. 2.45, составило всего 30%. При существенном увеличении размеров образцов возрастает общее количество дефектов, что повышает степень разброса значений долговечности. [c.142] В таких условиях зависимость длительной прочности от времени не может аппроксимироваться прямой линией в логарифмических координатах. [c.143] Влияние температуры. Влияние температуры на сопротивление материала длительному разрыву сказывается двояко меняется как уровень длительной прочности, так и наклон кривых. При увеличении температуры испытания наклон кривых [показатель степени в выражении (2.88)], как правило, уменьшается. [c.143] В табл. 2.11 приведены значения коэффициентов а и Ь в диапазоне температур, для которых справедлива формула (2.96). [c.143] Использование формулы (2.98) для практических оценок характеристик длительной прочности (относящихся к испытаниям при постоянной нагрузке) в ряде случаёв приводит к значительным ошибкам как по причине нестабильности и неоднородности материалов, с одной стороны, так и по причине фактического увеличения напряжения при испытаниях пластичных материалов в условиях постоянной нагрузки, с другой. Кроме того, применение выражения (2.98) при сравнительно малых значениях напряжений дает заниженные результаты, как и применение зависимости (2.89), а при о = О дает Тр со. [c.144] Проверке справедливости параметрических зависимостей было посвящено большое число работ в некоторых использовались статистические методы. Ряд авторов указывают на изменение наклона параметрической кривой Ларсона-Миллера при изменении характера разрушения и на изменение величины С в случае обработки данных для наклепанного металла. [c.146] В случае определения коэффициентов формулы (2.106) методами статистической обработки результатов испытаний она позволяет с высокой степнью точности описывать характеристики длительной прочности материала в широком диапазоне температур и времени (до 100 СЮО ч). Так, например, из рис. 2.50 видно, что уравнение (2.106) позволяет надежно прогнозировать значения долговечности на ресурс до 1() ч по данным до 10 (черные точки), а также за пределами (при 800 и 1100 С) используемого для 01 ределения коэффициентов температурного интервала (900-1050 С). [c.148] Изложенные выше методы температурно-временного соответствия значений длительной прочности целесообразно использовать при назначении режимов контрольных испытаний материалов, регламентируемых техническими условиями. Длительность таких испытаний составляет 50-500 ч. Проводятся они при температурах, превышающих рабочие, но не вызывающих новых процессов изменений структуры во времени. [c.150] Помимо температуры и времени на длительную прочность влияют деформационная способность материала, характер напряженного состояния, размеры деталей (образцов) и наличие в них концентраторов напряжений. [c.150] Вернуться к основной статье