ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кратковременные механические характеристики из "Прочность паровых турбин Изд.2 " Чисто упругой деформации, полностью исчезающей после снятия нагрузки, не бывает. Часть напряжений, возникающих при деформации, остается. Это справедливо и в том случае, когда начальные напряжения по своей величине были меньше предела упругости. Однако со временем некоторая часть оставшихся упругих напряжений исчезает, но большая часть их может быть снята с помощью нагрева. Это явление называют упругим последей- ствием. Таким образом, понятие о пределе упругости условное [108, 140, 147]. Величина остаточной деформации находится в пределах 0,001—0,03%. [c.10] Чисто условной характеристикой является также и предел пропорциональности. На кривой растяжения (рис. 1) образца нет какой-либо точки перехода зависимости от прямолинейной в криволинейную [6, 108, 123, 140, 147]. [c.10] Важнейшей прочностной механической характеристикой служит предел текучести. На кривой растяжения площадка текучести резко выражена лишь у немногих металлов, таких, например, как отожженная углеродистая сталь. Часто можно устранить резко выраженную площадку текучести на кривой растяжения данного металла с помощью ковки, закалки, введения специальных примесей и т. д. [c.10] Физическим пределом текучести сплава От называется напряжение, при котором образец данного сплава течет , т. е. деформируется без заметного возрастания нагрузки. Если на диаграмме растяжения отсутствует площадка текучести, отвечающая остановке или -падению нагрузки на динамометре испытательной машины, то определяют условный предел текучести оо.г это напряжение, при котором образец впервые получает остаточную деформацию, равную 0,2% [95, 147]. [c.10] Величины напряжения и относительного удлинения находят в пределах отрезка упругости кривой растяжения. [c.11] Величина модуля упругости первого рода почти не меняется при изменении механических свойств и структуры стали. Увеличить его термической обработкой и легированием чрезвычайно трудно [147]. Холодная прокатка, дающая предпочтительную ориентацию кристаллитам, может несколько повысить модуль нормальной упругости. Величина модуля первого рода прямо пропорциональна квадрату температуры плавления металла и обратно пропорциональна квадрату его атомного объема. [c.11] Пластичность металла, т. е. свойство большинства технических металлов (сплавов) деформироваться пластически под нагрузкой, в общем случае характеризуется относительным остаточным удлинением 6 и относительным сужением площади (начального) сечения гр при разрыве образца. Величины б и ip выражают в процентах. [c.11] Относительное удлинение определяют как отношение величины остаточного удлинения при разрыве образца к его расчетной длине и выражают в процентах. Относительное удлинение не может быть отнесено к полноценным характеристикам пластичности металла [95, 123, 147], так как величина удлинения, получающегося в конечной стадии разрыва образца, от момента достижения максимальной величины и до момента разрыва (на диаграмме растяжения) является локальной и сосредоточена лишь на ограниченной части образца. При определении величины относительного удлинения следует указывать отношение расчетной длины образца к диаметру, так как при прочих равных условиях от этого отношения зависит величина относительного удлинения. [c.11] Относительное удлинение для пластичных металлов не дает достаточно точной характеристики пластичности материала. Относительное сужение гораздо точнее характеризует степень пластичности данного металла. Однако для хрупких металлов величина относительного удлинения более точно характеризует пластичность, чем величина относительного сужения. [c.12] Под вязкостью металла обычно понимают его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения. Работу, затрачиваемую на разрушение образца при испытании динамической изгибающей нагрузкой, отнесенную к единице площади поперечного сечения образца в ослабленном надрезом месте, называют удельной ударной вязкостью a . Эта характеристика чувствительна к самым малым изменениям в структурном состоянии металла. Ударная вязкость уменьшается (иногда в несколько раз) при образовании хрупких прослоек по границам зерен или по внутренним поверхностям раздела в зернах, при наличии хрупких пластинчатых включений (например, графита) и при самом минимальном оплавлении легкоплавких составляющих по границам зерен. [c.12] На величине ударной вязкости отражаются такие изменения структуры сплава, которые не заметны в оптическом микроскопе при увеличении в 2С00 раз, а иногда мало заметны даже при электронномикроскопическом исследовании. [c.12] Если стали и сплавы, применяемые для изготовления основных деталей паровых турбин, подвергнуть деформированию путем прокатки с разной степенью обжатия, а затем изготовить образцы, то можно вывести следующую закономерность предел текучести, временное сопротивление и твердость возрастут, а относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость уменьшатся. Это происходит в результате значительного упрочнения металла, связанного с нарушением правильности строения отдельных кристаллитов (зерен) и с их измельчением. [c.12] Особенность вязкого разрушения состоит в том, что весь процесс как бы разделяется на две стадии пластического деформирования и собственно разрушения. Эксперименты показали [106, 122, 127], что для одной и той же стали, при одинаковых образцах и условиях (температура, среда и т. п.) испытания, образцы с высокой и низкой ударной вязкостью имели одинаковый размер зерен, цвет и блеск изломов. Исследования с помощью электронных микроскопов выявили, что в образцах обоих видов имеются зоны пластического и хрупкого разрушения. Однако в изломах образцов с низкой ударной вязкостью зона хрупкого разрушения занимает более 50% площади. Неоднородность зерен также отрицательно сказывается на уровне ударной вязкости. [c.12] Переходная температура зависит от размера действительного зерна, микроструктуры, зональной ликвации углерода, серы, фосфора и ряда других факторов [122]. Особенно опасны ликвационные шнуры серы. Чем крупнее истинное зерно, чем сильнее ликвация серы, тем выше критическая температура перехода из вязкого состояния в хрупкое. Критическая температура перехода для каждой стали, при прочих равных условиях, повышается при переходе от периферии крупной поковки (ротора, вала) к центру так, например, критическая температура перехода от вязкого состояния в хрупкое для крупных заготовок из стали 35ХНЗМФА повышается, в центре заготовки на 30° С, у дисков со ступицей 600 мм и ободом 200 мм переходная температура у ступицы равна 38° С, а у обода 0°С, хотя исследования не обнаруживают разницы в микроструктуре обода и ступицы. Как правило, увеличение поперечных размеров детали, изготовленной из широко применяемых ныне сталей, отрицательно сказывается на уровне переходной температуры хрупкости (резко повышает ее). [c.13] В том случае, когда сталь или сплав склонны к хрупкости, они очень чувствительны к концентраторам. Резко проявляется масштабный эффект. Исследования показали [106, 107, 122, 167], что разрушение конструкций из хрупких материалов происходит при средних напряжениях, часто значительно меньших, чем предел текучести. Особенно резко возрастает склонность металла детали к хрупким разрушениям при повышении прочностных характеристик. Так, например, исследования моделей дисков показали, что при всех прочих равных условиях уменьшение размеров поперечного сечения диска в 1,8 раза приводит к увеличению конструктивной (фактической) прочности в 1,6 раза. [c.13] Одной из важных механических характеристик является проба на изгиб. Она характеризует, в частности, чистоту металла (см. гл. VIII). [c.13] Важной характеристикой материала лопаток является степень рассеяния энергии. Убывание амплитуды затухающих колебаний можно оценить так называемым логарифмическим декрементом колебаний, который представляет собой натуральный логарифм отношения двух последовательных амплитуд, взятых через промежуток времени, называемый условно периодом затухающих колебаний. [c.13] В настоящее время имеются весьма многочисленные экспериментальные данные, характеризующие прочность и пластичность металлов в условиях простого растяжения или сжатия, т. е. одноосного напряженного состояния. Большая часть имеющихся сведений о прочности и пластичности применяемых в паротурбостроении металлов получена испытанием образцов на растяжение. [c.13] Вернуться к основной статье