Трещины термической усталости

ТЕРМОСТОЙКОСТЬ - способность материала противостоять термоциклическим напряжениям, вызванным перепадом температур, приводящим к образованию трещин термической усталости. [c.31]

Износостойкость и сопротивляемость образованию трещин термической усталости закристаллизованной под [c.137]

Такое повторение циклов с упруго-пластической деформацией металла через определенное их количество приводит к образованию трещин термической усталости. [c.236]

В первом периоде развития трещина термической усталости имеет типичный характер усталости, поскольку на этом этапе возникает и развивается тонкая транскристаллитная трещина, [c.237]

С целью исследования влияния циклических изгибающих нагрузок на процесс развития трещин термической усталости в кромках лопаток газовых турбин создана экспериментальная установка [11, с помощью которой в газовом потоке с периодически изменяющимися термодинамическими параметрами одновременно испытывается шесть образцов, нагружаемых по схеме чистого кругового изгиба. [c.337]

Изложены результаты экспериментального исследования термической усталости алюминиевых сплавов. Показано, что скорость распространения трещин термической усталости зависит от свойств материала и ряда параметров, характеризующих испытания. [c.438]

Рис. 10-2. Трещины термической усталости металла.

Способ 8 на рис. 11-1 (установка электродов в сверления) обычно применяют на толстостенных элементах оборудования, когда нет опасности прошить стенку насквозь. Сверления в наименьшей степени способствуют концентрации напряжений и поэтому рекомендуются рядом авторов к применению на паропроводах, барабанах парогенераторов и в других случаях, когда существует опасение, что прорези или наплавки могут стать зародышем трещин термической усталости. Заметим, что -прямых указаний на появление подобных трещин в литературе не приводилось. [c.223]

Третий период износа режущей кромки, происходящий при радиусе закругления более 6—в основном обусловливается разрушением окисленного поверхностного слоя, дальнейшей его коррозией и растрескиванием под действием охлаждающей среды, а также схватыванием контактирующих поверхностей в микро-локальных объемах при значительно изменившейся схеме теплового и силового воздействия. Трещины термической усталости изнашиваются по краям более интенсивно, чем остальная поверхность режущей кромки (рис. 2, б). Определяющим в этот период, по всей вероятности, является коррозионно-механический износ [5]. [c.96]

На рис. 4-21,д показан способ раздельной установки термоэлектродов термопар в толстостенных элементах. Такой способ рекомендуется многими авторами в тех случаях, когда существуют опасения, что прорези или накладки могут стать источником трещин термической усталости. [c.127]

Сопротивление детали паровой турбины малоцикловой термической усталости в значительной мере зависит от наличия концентраторов. Для области действия термической усталости следует говорить не о концентрации напряжений, а о концентрации деформаций. К концентраторам следует отнести не только неравномерности поверхности детали (надрезы, выточки, острые кромки, отверстия), но также неоднородность структуры и механических свойств (анизотропия), вызываемые несовершенной термической обработкой, наклепом и т. д. Ускорение образования трещин термической усталости при наличии концентраторов подтверждается многочисленными экспериментами. Так, например, мелкие неровности на поверхности деталей оказывают существенное влияние на появление трещин. При грубой шлифовке, когда высота неровностей доходит до 2,5 мкм, число циклов, вызывающее трещины, оказывается втрое меньшим, чем при более чистой обработке, когда высота неровностей равна 0,25 мкм. Большое значение имеет не только чистота поверхности, но и ориентация неровностей (рисок) относительно направления термических напряжений. [c.23]

Для сталей неблагоприятное действие на сопротивление термической усталости оказывают примеси свинец, олово, сурьма, сера. Особенно опасны прожилки серы (внеосевая ликвация), очень часто встречающиеся в деталях. В литых сплавах трещины термической усталости, как правило, возникают при меньшем числе циклов, чем в деформированных (поковках, штамповках). [c.23]

В процессе эксплуатации барабана представляется также неопасным и действие коррозионной среды, которая, ускоряя процесс возникновения начальной трещины термической усталости, способствует притуплению кончика трещины, а соответственно и снижению опасной концентрации напряжений в этой локальной зоне охрупчивания материала. Сказанное подтверждается, с одной стороны, экспериментальными данными, а с другой стороны, характером трещин в барабанах. [c.23]

Качественные или сравнительные испытания проводят для определения числа теплосмен до появления термоусталостных трещин. Исследуемые образцы имеют самую различную форму и размеры в зависимости от назначения испытуемого материала. Широкое распространение получили образцы, выполненные в виде цилиндра, отрезка трубы, пластины, клина и др. Испытание состоит главным образом в непрерывном чередовании нагревов разными способами (пламенем горелки, электропечью, индуктором и т. п.) и охлаждений в различных средах (погружением в воду или жидкие расплавы, струей воздуха и т. п.) с периодическим осмотром образцов на предмет обнаружения образовавшихся трещин. Наряду с этим в отдельных случаях может быть установлено число теплосмен, необходимое для распространения трещин термической усталости до определенного заданного размера (глубины). [c.26]

Через трубы, помещенные в специальную теплоизолированную камеру, пропускали пар давлением 100 кгс/см . Охлаждали конструкцию водой, подаваемой на всю внутреннюю поверхность узла. После проведения 100 циклов нагревов до 595° С и охлаждений до 65° С (общая длительность 2800 ч при максимальных перепадах температур по стенке трубы при нагреве 45° С и охлаждении 130° С) трещин термической усталости обнаружено не было. [c.28]

Повреждения при термоциклировании в виде микроскопических трещин на границах зерен обнаружены только на заключительной стадии деформирования (Л/ > 0,8Л/р). Разрушение при теплосменах в основном носит внутризеренный характер, и трещины термической усталости распространяются от поверхности вглубь перпендикулярно направлению действия главных напряжений. При амплитудах термических циклических деформаций. [c.116]

КИНЕТИКА РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ [c.125]

Введем коэффициент повреждаемости, равный числу циклов, которое выдерживает материал до возникновения первой трещины в условиях термической усталости. Скорость роста уже образовавшихся трещин термической усталости в разных материалах будет различной, поэтому в качестве второго критерия выберем [c.125]

По результатам ряда исследований ЦНИИТМАШа для описания кинетической кривой роста трещин термической усталости при охлаждении в воде была предложена простая линейная зависимость глубины трещины L от числа теплосмен М [c.126]

На рис. 59, а и б представлены фотографии типичных трещин термической усталости при охлаждении в воде. Результаты испытаний аустенитных и перлитных сталей на термическую усталость в окислительной среде (коррозионно-термическая усталость) свидетельствуют об общих закономерностях появления и развития повреждений. [c.129]

Рис. 59. Типичные трещины термической усталости различных сталей

При анализе воздействия окислительной среды на процессы возникновения и распространения трещин термической усталости в основу коррозионно-механической трактовки явлений, происходящих в поверхностных слоях металла, положена теория коррозионно-усталостных процессов. [c.131]

Изложенные представления о механизме воздействия окислительной среды подтверждены результатами исследований, которые показали одинаковую закономерность распространения трещин термической усталости с охлаждением в воде для материалов различных классов с а- и у-решеткой (см. рис. 60). [c.134]

Наличие максимумов на кривых температурной зависимости показателя интенсивности распространения трещин термической усталости с одной стороны, экспериментально подтверждает гипотезу существования областей с минимальной долговечностью (максимальной повреждаемостью). С другой стороны, практически важным является тот факт, что уровни температур, при которых в исследованных сталях имеет место максимальная интенсивность роста трещин, близки к уровню рабочих температур. [c.136]

Химический состав и физико-механические свойства материалов весьма существенно влияют на кинетику распространения трещин термической усталости. Общую сравнительную оценку материалов по показателю интенсивности роста термоусталостных трещин при охлаждении в воде можно получить из анализа графиков (см. рис. 60) и данных табл. 18. [c.144]

Применяемые в теплоэнергетике перлитные, ферритные и аустенитные стали при температуре до 500° С обладают очень высоким сопротивлением развитию трещин термической усталости, Низколегированные конструкционные и теплоустойчивые стали имеют определенное преимущество по сравнению с углеродистыми. Это согласуется с отмеченными выше закономерностями и подтверждает тенденцию увеличения сопротивления термической усталости перлитных сталей с повышением их жаропрочности. Достаточно высокое сопротивление росту трещин термической усталости аустенитных сталей можно объяснить их высокой пластичностью и незначительным коррозионным воздействием окружающей среды при температурах до 500° С. [c.144]

Область температур 500—600° С является переходной. С одной стороны, при температуре около 550° С в перлитных сталях показатель интенсивности роста трещин достигает максимального критического значения. При этой температуре наиболее заметно проявляется преимущество аустенитных и особенно ферритных сталей. С другой стороны, при дальнейшем повышении температуры резко возрастает интенсивность роста трещин термической усталости в аустенитных сталях, в то время как в перлитных темп их углубления уже замедлился и изменился их характер. [c.144]

Сопоставить разные классы материалов по сопротивлению росту трещин термической усталости при близкой к рабочей температуре можно по графику (рис. 64), [c.145]

Общая закономерность влияния температуры отпуска на термоусталостные свойства углеродистых и низколегированных конструкционных сталей состоит в том, что при ее уменьшении значительно снижается число циклов до появления трещин термической усталости [42]. [c.150]

По результатам большинства исследований влияния температуры аустенизации на сопротивление термической усталости с повышением температуры аустенизации, вызывающим увеличение размера зерна, уменьшается число циклов до появления трещин термической усталости и возрастает скорость их роста. Например при испытании листовых образцов их хромоникелевого сплава при температуре цикла 850—200° С была получена линейная зависимость возрастания числа циклов до появления трещин (от 30 до 150) при уменьшении размера зерна (от 2 до 7 баллов). [c.151]

На основании проведенных исследований был сделан вывод, что при транскристаллитном характере развития трещин размер зерна практически не влияет на сопротивление термической усталости жаропрочных материалов, а при интеркристаллитном разрушении с уменьшением размера зерна увеличивается число циклов до разрушения и уменьшается скорость распространения трещин термической усталости. [c.152]

После 2949 ч работы никаких изменений в микроструктуре основного металла труб не произошло. Толщина хромового слоя максимально уменьшилась на 0,022 мм, а толщина обезуглерожен-ного слоя была 0,85—1,00 мм. Такая же картина наблюдалась и после 14 721 ч работы. Толщина хромированного слоя уменьшилась в среднем на 0,042 мм, трещин термической усталости не наблюдалось. Но в то же время на наружной поверхности труб без покрытия существовали трещины термической усталости небольшой толщины (см. рис. 5.32). На наружной поверхности хромированных труб трещин термической усталости не наблюдалось также и после 39 905 ч работы. [c.254]

Для оценки скорости роста трещин термической усталости используют [62] цилиндрические образцы с продольными надрезами. Образцы периодически нагревают до заданной температуры и охлаждают в проточной воде. После испытания каждый образец разрезают на несколько тшплетов. В вершине надреза после некоторого числа теплосмен появляется магистральная трещина. На каждом темплете с помощью микроскопа иэмеряют длину трещин, усредняют полученные данные и строят кривые роста термических трещин. [c.267]

В работе [87] предложено использовать метод электропотенциалов для изучения роста трещин термической усталости около концентратора в трубчатых образцах. При пропускании через образец электрического тока разность потенциалов между двумя точками по обе стороны трещины будет одаозначно возрастающей функцией размеров трещины (при условии неизменности тока). Поскольку этот метод является косвенным, его основой служит тарировочная кривая, которая связывает отношение E12IEI2 с длиной трещины, где л — разность потенциалов между точками 7 и 2/а jj —ее значение для образца без трещины. Тарировочные кр,ивые можно получать на моделях из электропроводящей бумаги. [c.267]

Несомненно также, что термостойкость всех материалов уменьшается с ростом максимальной температуры цикла. Это можно объяснить не только возрастанием напряжений с повышением температуры, но и большей порчей материала при более высоких температурах, главным образом в поверхностных слоях. Замечено, что трещины термической усталости возникают не только в тех зонах и сечениях детали, которые подвергаются нагреву и охлаждению с наибольшей скоростью (например, в зонах, соответствующих границе действия потока горячих газов или, наоборот, охлаждающего потока), а также в зонах действия максимальных температур и поэтому, как правило, с наиболее окисленной поверхностью. Наблюдаемое значительное влияние среды на термостойкость подтверждает значение состояния поверхности так, долговечность турбинных лопаток при теплосме-нах 1050ч 600°С с вводом в газовой поток солей морской воды уменьшилась примерно в 10 раз по сравнению с результатами испытания в обычных условиях [81]. Отсюда становятся понятными причины положительного влияния на термостойкость защитных поверхностных слоев. [c.162]

Поэтому в большинстве случаев термоциклического нагружения образуются трещины, которые относительно медленно развиваются и сами по себе не приводят к окончательному разрушению. Если вначале скорость развития трещины и бывает относительно велика, то по мере распространения вглубь она постепенно падает. Это дает основание называть трещины термической усталости трещинами разгара . Медленно развивающиеся трещины термической усталости в сложнонагруженных деталях могут послужить очагом усталостного разрушения (рис. 133). Термоусталостные трещины имеют характерные очертания, [c.165]

Эффекты, упрочнения и разупрочнения, наблюдаемые при изменении очередности приложения больщих или малых нагрузок, наблюдаются лищь на стадии возникновения трещин термической усталости. Дальнейшее их развитие не зависит от предыстории нагружения и определяется действующим в это время режимом. [c.162]

Лопаткам соплового аппарата турбины (примеры разрушений которых приведены на рис. 4.3, б, а, г) обычно не свойственны вибрационные нагрузки, и наиболее часто в них проявляются малоцикловые термоусталостиые разрушения. На рис. 4.3, б показана охлаждаемая лопатка соплового аппарата первой ступени турбины транспортного авиационного двигателя. Трещина термической усталости возникла на входной кромке в перемычке между отверстиями для выхода охлаждающего воздуха и развилась далее на несколько отверстий (их диаметр 0,4—0,6 мм). [c.79]

Наплавка рабочей поверхности инструмента для горячей деформации металлов занимает все больший объем в процессах его изготовления и восстановления. Существующие методы оценки износостойкости нанлавленных металлов и сплавов при трении в условиях теплосмен предусматривают наряду с замером твердости при высоких температурах проведение раздельных испытаний на сопротивление термической усталости (разгаростойкость) и изнашивание в процессе трения при рабочих температурах. Повышение твердости рабочей поверхности инструмента, с одной стороны, благоприятно влияет на повышение износостойкости, с другой — приводит к снижению разгаростойкости, т. е. к появлению и развитию трещин термической усталости, усугубляющих износ. При проведении раздельных испытаний на изнашивание при высоких температурах и на разгаростойкость двоякая роль повышения твердости не позволяет определить ее оптимальную величину. [c.15]

Под термической усталостью понимают появление в детали трещин вследствие действия циклических термических напряжений [4]. Эти напряжения возникают при отсутствии возможности свободного изменения геометрических размеров детали. Трещины термической усталости появляются после некоторого числа теплосмен. Исследования Ю. Ф. Баландина показали, что еще до образования трещин термической усталости в материале происходят необратимые структурные изменения, влияющие на кротковременные и длительные характеристики металла. Эти изменения могут также вызвать изменение размеров детали. Первые трещины термической усталости возникают на поверхности изделий и трудно различимы, особенно на литых необработанных поверхностях. При последующем увеличении числа циклов количество трещин и их размеры возрастают. Образуется сетка трещин, возникают разрывы стенок, и деталь разрушается. Следует учитывать, что действие теплосмен на деталь, как правило, происходит одновременно с действием механических нагрузок (от давления, центробежных сил и т. п.), остаточных напряжений, коррозионной среды, и т.д. Таким образом, повреждения детали определяются суммарным действием всех перечисленных выше факторов. Следует отметить, что при анизотропии свойств металла детали, т. е. при различных коэффициентах линейного расширения, могут появиться термические напряжения второго рода. [c.22]

В толстостенных деталях, длительно работающих в условиях повышенной и резко изменяющейся температуры, появление первой трещины не сразу приводит к разрушению. Опасная аварийная ситуация возникает тогда, когда трещина термической усталости в течение срока службы достигает такой величины, что оставшаяся толщина стенки не обеспечивает необходимой механической прочности. В этом случае в качестве критерия разрушения целесообразно выбрать показатель интенсивности роста трещины, определяющий максимально допустимый ее размер после определенного числа теилосмен. Наконец, в деталях с промежуточной толщиной стенки рассматривать нужно оба критерия. [c.126]

В наиболее полных и систематизированных исследованиях процесса распространения трещин термической усталости, проведенных в ЦНИИТМАШе и в других организациях [2], была использована однотипная методика с применением надрезанных цилиндрических образцов. Кинетические кривые роста трещин термической усталости стали 12Х18Н10Т приведены на рис. 57. [c.126]

В исследованных материалах перлитного и аустенигного классов при нагреве в аргоне и охлаждении в расплаве щелочных металлов (в нейтральных средах) во всем диапазоне максимальных температур термического цикла возникали тонкие типично усталостные трещины без образования полостей. Это подтверждает существование двух механизмов возникновения и развития трещин термической усталости для сталей с ферритно-перлитной и аустенитной структурами, [c.135]

Оценить влияние химического состава рассматриваемых сталей можно с помощью имеющихся данных испытаний по возникновению и распространению трещин термической усталости, которые в основном проводили при нагреве достаточно массивных обра-цов до высоких температур и охлаждении чаще всего в воде комнатной температуры. [c.139]

В ЦНИИТМАШе исследовали влияние легирующих элементов на распространение трещин термической усталости в аустенитных сталях. Испытания на термическую усталость образцов с концентраторами проводили при температуре цикла 650—20° С, охлаждении в воде, времени выдержки при 650° С, равном 12 и 30 мин. Длину трещин измеряли после 50, 250, 350, 500, 750 и 1000 циклов. С целью изучения влияния размера зерна на развитие трещин испытывали сталь 12Х18Н10Т одной плавки с размером зерна 10—11 и 5—6 баллов. [c.145]

Влияние содержания углерода на развитие трещин термической усталости было исследовано на сталях Х16Н9М2 и 2Х16Н8МЗ. С повышением содержания углерода от 0,07 до 0,20% увеличивается скорость роста трещин (16,8—37,6)10 мм/ч для выдержки 30 мин и (44—148) 10 мм/ч для выдержки 12 мин. Следовательно, при меньшей выдержке повышенное содержание углерода более [c.146]

Скорость развития трещин термической усталости сильно зависит от размера зерна. Для стали 12Х18Н10Т одной плавки с уменьшением зерна от 5—6 до 10—11 баллов увеличивается скорость роста трещин от 58-10 до 91 -10 мм/ч, т. е. на 57% в режиме с выдержкой 12 мин. С переходом к длительной термоусталости это увеличение составляет 126% (26-10" и 58,8 X X 10 мм/ч). [c.147]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...