Ползучесть распространение трещин

На скорость роста трещин оказывает влияние форма границ. Микроструктура с волнистыми границами, закрепленными дисперсными карбидами, и со ступенчатыми границами обладает более высоким сопротивлением распространению трещин ползучести [51, 52]. [c.65]

Джонсон [81] считает, что критерий длительной прочности зависит от обстоятельств, определяющих образование и распространение трещин. На основании анализа экспериментальных данных он сделал заключение, что материалы, в которых трещины распространяются постепенно в течение третьей стадии ползучести, будут разрушаться за время, определяемое величиной максимального нормального напряжения. Материалы, в которых не появляется заметное растрескивание в течение третьей стадии ползучести, за исключением момента разрыва, будут разрушаться за время, определенное интенсивностью напряжений. [c.131]

В настоящее время вопросы термоциклической прочности образуют комплекс теоретических разработок термопластичности, ползучести и релаксации при переменных нагружениях, анализа предельных состояний элементов, оценки их несущей способности и формоизменения, критериев образования и распространения трещин, а также системы методов и средств экспериментального определения полей термоциклических деформаций, распространения трещин, ресурса несущей способности и формоизменения, осуществляемых на объектах в натуре и моделях. [c.3]

Для оценки несущей способности элементов конструкций при термоциклическом нагружении на стадии частичного разрушения от образования трещин длительного циклического разрушения необходим анализ закономерностей распространения этих трещин при повышенных температурах. Для температур, при которых еще не проявляются эффекты ползучести и длительного статического повреждения, скорость распространения трещины рассматривается [40] как и при нормальной температуре в степенной зависимости Пэриса от размаха интенсивности напряжений hK [c.31]

Зависимость скорости развития трещины dl/dx от коэффициента интенсивности напряжений при высоких температурах (в условиях ползучести) получается на основе деформированных критериев малоциклового разрушения [5, 62]. Полагая, что распространение трещины на длину dl за время dx происходит по мере достижения в различных зонах разрушения, имеющих размер гу, в пределах которого достигается величина предельной деформации ё , на 114 [c.114]

Подогреватели электростанции представляют собой крупные сосуды высокого давления, работающие внутри температурного диапазона ползучести и из-за использования больших объемов пара имеющие значительно большие размеры, чем коллекторы, обычно применяемые для пара высокого давления. Вообще говоря, они работают вполне удовлетворительно. Ранние варианты предусматривали использование 0,5% Сг, Мо, V стали, подверженной слоистому излому, который был причиной первичных трещин в сварных швах некоторых патрубков (см. рис. 7.15). Исследование разрушения показало, что трещина появилась после изготовления и не развивалась в процессе эксплуатации. Можно считать, что напряжения, появившиеся в процессе сварки стали с 2,25% Сг и 1% Мо, вызывают небольшие отслоения, после которых напряжения, связанные с затвердеванием, являются основной причиной трещин в металле шва, который будет иметь низкую пластичность из-за недостаточного раскисления и низкого отношения Mn/Si. Указаний, что трещины будут распространяться в процессе эксплуатации, нет. Механизм разрушения в условиях ползучести предусматривает распространение трещины, если оно-имеет место, достаточно медленное, чтобы гарантировать надежную работу между контрольными проверками. Растрескивание устраняется при замене стали с 2,25% Сг и 1% Мо на более высококачественный материал, который не подвержен слоистому излому, а также улучшением качества металла шва. Пока не ясно,, достаточно ли одного из этих предложений или лишь оба вместе они будут достаточными. [c.174]

При исследовании малоцикловой усталости при высоких температурах все большее внимание уделяют изучению процессов возникновения и распространения трещин и, в частности, влияния на эти процессы воздуха. В некоторых экспериментах обнаруженные изменения углов наклона кривых усталости, появление интеркристаллитных трещин при высоких температурах и при режимах с длительной выдержкой [54, 55], а также заметное увеличение долговечности молибденовой стали при знакопеременном изгибе в вакууме при 500° С [78, 79] объяснялись только окисляющим воздействием воздуха. При этом влиянием ползучести пренебрегали. [c.50]

Поведение суперсплавов в условиях усталости — тема далеко не узкая. Название "суперсплавы" охватывает материалы от сплавов с твердорастворным упрочнением ва основе викеля или кобальта до никелевых сплавов, содержащих до 65 % (по объему) ЗГ -фазы, и от монокристаллических отливок до мелкозернистых деформируемых изделий порошковой металлургии. Рассматривая усталостное поведение, необходимо учитывать его реакции на действующие механизмы ползучести и повреждающее действие среды, поскольку суперсплавы работают при высоких температурах и в агрессивных средах. Естественно, надо рассмотреть все стадии циклического деформирования, зарождения и распространения трещины, чтобы иметь данные для наиболее эффективного проектирования таких сложных механизмов, какими являются газотурбинные двигатели. [c.336]

Отмечалось также некоторое понижение порога хладноломкости в результате полигонизации, что связывалось с замедлением распространения трещины границами субзерен. Создание в молибдене полигонизованной структуры значительно удлиняет стадию установившейся ползучести. Это указывает на замедление процессов разупрочнения при наличии такой структуры. [c.195]

Распространение трещин при усталостном нагружении тоже можно качественно объяснить движением и взаимодействием дислокаций. Некоторые аспекты явления ползучести также объясняются движением и взаимодействием дислокаций. Однако еще очень многое предстоит сделать, прежде чем будут получены количественные соотношения между характеристиками взаимодействия дислокаций и макроскопического поведения материалов. Следует также отметить, что даже качественно пока еще не все особенности макроскопического поведения удовлетворительно объясняются с помощью дислокационной модели, хотя успехи в этом направлении достигаются практически ежедневно, открывая новые сведения подобного рода. [c.60]

Учитывая описанные выше закономерности, тем не менее следует отметить, что все еще остаются неясными ряд вопросов. Например, что в целом определяет удлинение после разрушения — относительное сужение или деформация при разрушении. Даже при ползучести наблюдается процесс образования и роста трещины, однако неясно какие факторы обусловливают образование и скорость распространения трещины, каким образом эти факторы связаны с относительным удлинением или сужением. Эти проблемы порождают неопределенность при анализе данных по длительной прочности и вызывают трудности при использовании экспериментальных данных для проектных расчетов. [c.64]

Чрезвычайно большая долговечность при ао/а = О (простое растяжение) обусловлена тем, что, хотя трещина частично и проникает через стенку цилиндра, но разрушения еще не наблюдается. Следовательно, время до образования поверхностных трещин почти не зависит от отношения напряжений (принимая в качестве критерия эквивалентное напряжение), однако периоды распространения трещин существенно различаются. Можно считать, что у тех материалов, у которых образование трещин происходит быстро, а период их распространения довольно длительный, напряженное состояние и форма образцов оказывают влияние на результаты испытаний (например, на рис. 5.14). Если такое влияние устранить (например, путем проведения испытаний на ползучесть до разрушения с использованием плоских образцов, подвергнутых двухосному растяжению), то это должно дать возможность определить насколько применимы максимальные главные напряжения или эквивалентные напряжения Мизеса для анализа результатов. [c.143]

Если экспериментальные результаты согласуются с общим уравнением ползучести, то у материалов с высокой пластичностью наблюдаются характерные особенности разрушения, обусловленные большой деформацией в этом случае наиболее подходящим для расчета долговечности является уравнение (5.16). Следовательно, разрушение образцов не связано с распространением трещин. [c.150]

Если экспериментальные данные согласуются с уравнением среднего диаметра, то в общем случае состояние образцов аналогично описанному в 1. Однако из-за влияния анизотропии свойств в качестве эквивалентных напряжений при ползучести при сложном напряженном состоянии следует рассматривать напряжения промежуточной величины между изотропными напряжениями Мизеса и Треска. В этом случае распространение трещины становится фактором, обусловливающим время до разрушения. В частности, можно предположить [19], что образование и рост трещин на наружной поверхности цилиндрических образцов, находящихся под внутренним давлением, приводящим к возникновению больших гидростатических напряжений, облегчаются по сравнению с одноосным растяжением круглых образцов, то время до- разрушения цилиндрических образцов уменьшается по сравнению с временем до разрушения круглых образцов при одноосном растяжении. Можно считать, что данные, приведенные на рис. 5.18, соответствуют случаю, когда указанный механизм разрушения обусловливает хорошее совпадение результатов расчетов по уравнению среднего [c.151]

Если экспериментальные данные согласуются с модифицированным уравнением Ламэ, то период образования и распространения трещины соответствует большей части общей долговечности. В этом случае удлинение или сужение при разрушении цилиндрических образцов довольно мало по сравнению с удлинением или сужением при одноосном растяжении. Экспериментальные результаты, представленные на рис. 5.16, иллюстрируют указанный вывод. К тому же, хотя состояние образцов аналогично описанному в 1, но влияние таких факторов, как анизотропия, третий инвариант напряжения, гидростатическая компонента напряжения велико, поэтому ползучесть цилиндрических образцов под внутренним давлением происходит в большей степени прогнозируемые величины долговечности, определяемые с помощью эквивалентных напряжений Треска, наиболее соответствуют экспериментальным результатам. [c.152]

Л в гладких и в надрезанных образцах пластичность при разрушении ё/ и е/ довольно мала по сравнению со случаем /. Время до разрушения в случае 1 обратно пропорционально минимальной скорости ползучести ёу, в отличие от этого в случае 11 ] время до образования трещины обратно пропорционально минимальной скорости зернограничного скольжения. Если периоды распространения трещины почти одинаковы, то можно считать, что общая долговечность в случае 7/7 обратно пропорциональна величине е . [c.157]

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТРЕЩИНЫ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ [c.160]

Эти и другие многочисленные примеры показывают, что при ползучести помимо деформации и разрушения важной проблемой 143], как и при усталости, является механизм распространения треш 1ны до возникновения повреждения. Тем не менее систематические испытания на распространение трещины при ползучести при постоянных температуре и напряжении с применением образцов с надрезом до 1970 г. практически не проводились. Одной из причин такого положения было то, что постановка проблемы зависела от знаний и имеющихся данных по ползучести. Исходили из того, что во-первых, не существует таких испытаний, которые можно было бы легко осуществить как испытания на распространение треш шы при ползучести во-вторых, предполагалось, что процесс распространения трещины при ползучести по сравнению с усталостью занимает очень малую часть общей долговечности до разрушения , в-третьих, считали, что одна магистральная трещина, анализ состояния которой возможен с использованием механики разрушения, не вызывает разрушения при непрерывном распространении, а разрушение [c.162]

На рис. 5.36 показаны микрофотографии, иллюстрирующие распространение трещины на поверхности образца при испытаниях на ползучесть при растяжении, проведенных на плоских [c.163]

Рис. 5.44. Соотношение между скоростью распространения трещины при ползучести плоских образцов с центральным надрезом из стали SUS 304 при 650 °С и

Рис. 5.46. Соотношения между скоростью распространения трещины ползучести в тонколистовых образцах из малоуглеродистой стали при 400 °С и коэффициентом К (а) или напряжением (б) [57 1

Рис. 5.47. Зависимость скорости распространения трещины от интеграла ползучести [57]

На рис. 5.50 приведены результаты экспериментов, полученные с помощью двух указанных образцов. При представлении результатов в зависимости от напряжения a et скорость распространения трещины в цилиндрических образцах с кольцевым надрезом (RNB) получается значительно меньшей, чем в образцах N . Однако, если привести результаты в зависимость от величины J, то данные для образцов RNB несколько смещаются вниз и для образцов обоих типов данные значительно сближаются. Следовательно, деформация ползучести вблизи вершины трещины в образцах RNB стеснена. Можно предположить, что это вызывает понижение скорости распространения трещины. Если представить результаты экспериментов на образцах RNB в зависимости от величины /, то они довольно хорошо согласуются с соответствующими результатами, полученными на образцах N, что можно подтвердить и приведенными на рис. 5.45 данными (образцы [c.175]

Теория длительного разрушения или длительной прочности металлов при высоких температурах является в известной меро контрастной по сравнению с описанно11 выше теорией распространения трещин в хрупких или упругопластических телах. При длительном действии нагрузок при повышенной температуре, металл ползет, явление ползучести было описано и проанализировано в гл. 18. Там было отмечено, что если уровень напряжений достаточно высок, то, начиная с некоторого момента, скорость ползучести начинает возрастать (третья фаза ползучести) и процесс ползучести заканчивается разрушением образца. [c.672]

Границы между отдельными областями механизмов разрушения определялись, в основном, по результатам фрактографиче-ских наблюдений, например границы между сколом и пластичным разрушением. Положение других границ уточнялось с помощью дополнительной информации, например, о скольжении. Верхняя граница скола, обусловленного скольжением (скола 2), соответствует началу общей текучести при испытании на микротвердость, растяжение или сжатие при гидростатическом давлении. В других случаях использованы результаты изучения монокристаллов, например напряжения течения по трудным системам скольжения. Граница между сколом 1 (скол от дефектов) и сколом 2 определяется либо по напряжению течения по легкой системе скольжения (исправленному на соответствующий фактор Тейлора при испытаниях поликристаллов), либо по напряжению, необходимому для распространения трещины длиной, равной размеру зерна. Граница между сколом 1 и межзеренным разрушением при ползучести является линией, при которой скорость ползучести превышает с [c.212]

Клиновидные трещины образуются преимущественно в стыках трех зерен, развиваются вдоль одной из границ и связаны с заторможенным межзеренным проскальзыванием. Поперечные границы являются препятствием для распространения трещин, поэтому на начальной стадии процесса разрушения трещины распространяются от одного узла границы до другого. Чаще всего клиновидные трещины образуются при перегревах в паропере-гревательных трубах из стали 12Х18Н12Т, в перлитных сталях в местах затрудненной деформации — там, где имеется сочетание высокотемпературной малоцикловой усталости и ползучести, а [c.13]

Согласно [48] предельное состояние тел с трещинами в условиях ползучести характеризуется двумя поверхностями вязкости разрущения пороговой, отвечающей началу медленного роста трещины, и критической, связанной с неустойчивым быстрым распространением трещины. Между указанными областями находится область медленного роста трещин ползучести. Нагружение в области параметров трещиностойкости ниже пороговых не приводит к развитию трещин в заданном температурновременном интервале. Пороговые и критические значения вязкости разрушения определяются температурно-временньвщ условиями эксплуатации и с увеличением длительности эксплуа- [c.63]

Одним из основных параметров трещиностойкости является скорость роста трещины. На скорость роста трещины оказывают влияние как величина и характер пластической деформации, так и степень микроповрежденности впереди фронта распространения трещины. Так, в гибах паропроводов при одном и том же уровне коэффициента интенсивности напряжений А"скорость роста трещин зависит от исследованной зоны. Максимальной скоростью роста трещин обладает металл растянутой зоны гибов, минимальные значения отмечаются в сжатой зоне. Нейтральная зона характеризуется промежуточными значениями скорости роста трещин ползучести. [c.64]

При температурах, для которых на накопление деформаций и возникновение разрушения влияет время, т. е. когда проявляется ползучесть и длительное статическое повреждение, скорость развития трещин чувствительна к скорости деформирования, а в связи с этим и к частоте. Для описания процесса развития трещины привлекается условие циклического разрушения (5), отранчаю-щее частотный эффект, при этом для малоцикловой усталости второй член может быть опущен. Скорость распространения трещины предлагается [41] выразить, во-первых, в форме, напоминающей зависимость от интенсивности деформации [c.33]

В то же время в случаях ускоренного роста трещин при окислении предполагается [18—21, 173, 177], что стимулирующее влияние окисления на поверхностное растрескивание и распространение трещин аналогично некоторым механизмам коррозионного растрескивания, таким как расклинивающее действие окисла [102] или растрескивание путем разрушения поверхностной пленки и репассивации [101, 178—182]. В обоих случаях ускорение растрескивания объясняется усиленной напряжением коррозией, заключающейся в чередующемся разрущении оксидной пленки и последующем быстром окислении незащищенного металла. Повышение скорости ползучести в средах, содержащих Na l, объяснялось либо подобным же ускорением растрескивания [183], либо общей коррозией под действием Na l [40], либо одновременным действием обоих факторов [184]. В любом случае следовало ожидать уменьшения пластичности, что и наблюдалось в действительности [40]. [c.45]

Как отмечалось ранее, наиболее благоприятные условия для залечивания повреждений, накопленных в процессе ползучести, создаются в случае полной фазовой перекристаллизации. Однако, принципиально возможно залечивание повреждений вследствие выделения вторичных фаз и растворения колоний вакансий и в сплавах, не претерпевающих фазового превращения. В [Л. 85] показана возможность залечивания повреждений путем восстановительной термической обработки на примере ау-стенитной стали 1Х18Н9Т и сплава на никелевой основе ЭИ437. Авторы работы В. С. Иванова и Н. А. Воробьев считают, что основную роль в залечивании повреждений играют диффузионные процессы. Они применяли для восстановления повторную аустенизацию. О восстановлении свойств и залечивания повреждений судили по восстановлению удельной электропроводности и по сопротивлению распространению трещин, которые являются [c.266]

В 1972 г., когда вышла в свет эта книга (1-е издание), кузнецы, обрабатывавшие суперсплавы, преследовали две "микроструктурные" цели [1]. Из них первая вовсе не была "микроструктурной", а заключалась в том, чтобы "ковать на нужную геометрию и обеспечить нужные свойства с помощью термической обработки". Вторая заключалась в регулировании микроструктуры средствами ковки, чтобы получить как можно более мелкое зерно, улучшив тем самым сопротивление малоцикловой усталости. В настоящее время "микроструктур-ных" целей по-прежнему две, но обе изменились. Одна состоит в достижении размера зерен 10—14 балла ASTM как средства обеспечить главным образом требуемую формуе-мость, прочность на разрыв, пластичность, сопротивление зарождению малоцикловой усталостной трещины. Другая — в достижении размера зерен 4—8 балла ASTM, чтобы обеспечить главным образом необходимое сопротивление ползучести и распространению трещины. [c.207]

В 1962—1968 гг. американским исследовательским комитетом по сосудам, работающим под давлением (РУЯС), был проведен комплекс исследований по оценке возможности применения указанных материалов для работы в условиях ползучести, а также для сравнения в этих условиях сталей нормализованного и закаленного состояния 195, 111 ]. Последнее обстоятельство является весьма важным, так как применение сталей в состоянии закалки с последующим отпуском обеспечивает более высокое сопротивление распространению трещин при комнатных температурах н таким образом уменьшает опасность хрупких разрушений сосудов при гидравлических испытаниях. Испытания на длительную прочность проводились на образцах диаметром 8 мм из основного металла и сварных соединений с неполным двусторонним проплавлением. Испытывались гладкие образцы и образцы с надрезом. Проверялась также с помощью жестких проб склонность сварных соединений к трещииообразованию при термической обработке. [c.167]

Таким образом, по результатам испытаний на длительную прочность образцов с надрезом можно, определив ОДПН или оценить пластичность или вязкость при ползучести. Величина ОДПН изменяется [22 ] в зависимости от коэффициента концентрации напряжений, радиуса надреза, формы надрезанного образца (плоский или цилиндрический). Поэтому, чтобы понять механизм образования и распространения трещин при ползучести, необходимо дать точное определение такому характеристическому свойству материала как вязкость и установить метод ее определения. [c.66]

Рис. 5.37. Кривая распространения трещины при ползучести, полученная с помощью образцов, пока занных на рис. 5-29 (сталь l8 r 8Ni, 650 °С) [40]

На рис. 5.41 приведены микрофотографии, иллюстрирующие распространение трещины от основания надреза при испытаниях на ползучесть плоских образцов с двусторонним надрезом из стали 1Сг — 1Мо — 0,25V для роторов турбин. В подобных материалах с низкой пластичностью раскрытие трещины незначительно. В некоторых случаях трещины распространяются зигзагообразно (рис. 5.41, а), соединяясь с зернограничными трещинами, образовавшимися перед основной трещиной. Однако величина пластической зоны у вершины трещины (области большой деформации ползучести), как показано в правой части этого рисунка, довольно велика по сравнению с длиной трещины. Оэстояние микротекучести, подобного состоянию при многоцикловой усталости, Б данном случае не возникает. [c.166]

К механическим параметрам, с успехом применяемым в настоящее время для анализа результатов испытаний на распространение трещины ползучести, относятся коэффициент интенсивности упругих напряжений К, напряжение в сечении нетто Ojijt скорректированный У-интеграл (У ). [c.167]

Влияние уровня напряжений На рис. 5.42 в двойных логарифмических координатах представлено соотношение между скоростью распространения трещины dUdt и коэффициентом концентрации упругих напряжений /С, характеризующее результаты экспериментов на распространение трещины ползучести при растяжении (см. рис. 5,37), полученные на плоских образцах с центральной трещиной. Коэффициент К рассчитывают по уравнению [c.168]

Ph . 5.45. Соотношения между скоростью распространения трещины ползучести и скорректированным 7-интегралом (а) и между скоростью распространения трещины, отнесенной к ширине образца, и напряжением (б) в плоских образцах с центральным и двусторонним надрезами из стали SUS 304 при 650 °С (1 — по данным Одзи с сотр.) [c.171]

На рис. 5.54 показана зависимость, характеризующая скорость распространения трещины ползучести в случае увеличения или уменьшения нагрузки в процессе распространения трещины. Испытания проводили на тонкостенных цилиндрических образцах (тип М, рис. 5.49, а) из стали SUS 316. Из рис. 5.54, а следует, что если увеличить напряжение от 166,7 до 196,1 МН/м , то наблюдается переходный период, когда скорость распространения трещины почти в 10 раз выше, чем при постоянном напряжении 196,1 МН/м , Затем скорость постепенно уменьшается и становится равной скорости при постоянном напряжении. Напротив, если резко уменьшить напряжение, то скорость распространения трещины также резко уменьшается, а затем постепенно увеличивается. Это явление чрезвычайно сходно с изменением скорости ползучести гладких образцов, обусловленным изменением напря- [c.178]

Рис. 5.54. Влияние изменения нагрузки на скорость распространения трещины ползучести (а, 6) в стали )8Сг —I2NI—Мо [58, 60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...