Жаропрочные сплавы, ползучесть

Г р у б и н А. Н. Влияние концентрации напряжений на долговечность хрупких жаропрочных сплавов. — Ползучесть и длительная прочность. Изд. Сиб. отд. АН СССР, 1963. [c.180]

Г р у б и н А. Н. Влияние концентрации напряжений на долговечность хрупких жаропрочных сплавов. Ползучесть и длительная прочность . Труды Всесоюзного совещания по теории расчетов на ползучесть и длительную прочность, изд-во Сибирского отделения АН СССР, 1963. [c.256]

Стандартный метод испытаний на ползучесть — это испытание на растяжение постоянной нагрузкой цилиндрического образца. Современные жаропрочные сплавы разрушаются под действием постоянной нагрузки при относительно малой деформации, поэтому деформации ползучести, измеряемые в эксперименте, невелики. С другой стороны, конструктор не может допустить сколько-нибудь большие деформации ползучести (обычно не свыше 1%), поэтому изучение ползучести представляет интерес только в пределах изменения деформации не свыше 1—2%. При этом изменение площади поперечного сечения невелико и постоянство нагрузки можно отождествлять с постоянством деформации. В старых работах принимались специальные меры для того, чтобы компенсировать уменьшение площади сечения при растяжении соответствующим уменьшением нагрузки для этого создавались специальные конструкции нагружающих устройств. В современной испытательной технике эти меры не принимаются. [c.613]

Варьирование формы цикла нагружения активизирует процессы разрушения жаропрочных сплавов, но и может вызывать пластическое затупление вершины трещины. С возрастанием длительности выдержки пластическое затупление может доминировать, что и вызывает снижение скорости роста трещины. В общем случае процессы повреждения материала в цикле нагружения могут быть описаны с помощью модели (рис. 7.13), предложенной в работе [54]. Как следует из этой модели, выдержка под нагрузкой, как и форма цикла, влияет на активизацию процессов ползучести, которые служат ускоряющим фактором в развитии усталостной трещины и могут быть охарактеризованы, например, так, как это представлено в соотношении (7.17). [c.358]

Проведенные Томпсоном и др. [83] исследования стержневого эвтектического сплава Со — Сг с карбидным упрочнением свидетельствуют о прочности связи и высокотемпературной стабильности поверхности раздела. Характеристики кратковременной и длительной прочности приведены на рис. 21. Микроструктура эвтектики практически стабильна вплоть до 1370 К, а эвтектический сплав обладает более высоким сопротивлением ползучести, чем традиционный жаропрочный сплав на кобальтовой основе Маг М-302. Судя по энергии активации, процесс ползучести определяется упрочняющей карбидной фазой, что также подтверждает эффективность передачи нагрузки через поверхность раздела. [c.263]

Во-первых, в сложных жаропрочных сплавах возможно влияние легирующих элементов, особенностей структуры и типа вторичных фаз на активационные параметры разрушения, а также влияние иных механизмов ползучести (например, диффузионных, дислокационных). [c.120]

С а л л и А., Ползучесть металлов и жаропрочные сплавы, пер. с англ., Оборонгиз, 1953, [c.302]

Число опытных титановых сплавов очень велико и продолжает расти. Основное внимание обращено на повышение их прочности, длительной прочности и сопротивляемости ползучести. Однако подавляющее число изделий из сплавов титана изготовляют из 5—7 сплавов, на долю же остальных приходится не более 10—15%. Одновременно ведутся изы-ска-гшя жаропрочных сплавов на тита- [c.325]

Сплавы на основе тугоплавких металлов имеют лучшие свойства для работы в качестве жаропрочных материалов (имеют более высокую длительную прочность, лучше сопротивляются ползучести), чем основные металлы. На рис. 4.84 даны некоторые механические характеристики жаропрочных сплавов. [c.329]

Особые условия работы жаропрочных сплавов вызывают необходимость оценивать их свойства специфическими характеристиками, о которых уже говорилось выше в настоящей главе. К их числу относятся предел ползучести, предел длительной прочности, предел температурной выносливости. Наряду с этим используются и такие характеристики, как а ц, Ох, 6, [c.333]

Рис. 50. Расчетный график определения скорости ползучести жаропрочных сплавов

Заметим, что может быть установлен еще более общий прием преобразования неизотермического режима нагружения к изотермическому, предполагающий не только сдвижку каждого импульса напряжения во времени, но и изменения величины напряжения в каждом импульсе. Однако опыты на трубчатых образцах частично кристаллических полимерных материалов, испытываемых в условиях сложного напряженного состояния при ступенчатом изменении температуры, указывают на то, что изложенный прием приведения каждого импульса напряжения к температуре последующего участка термического нагружения приводит к удовлетворительным результатам. К аналогичным выводам приводят опыты на высокотемпературную ползучесть при неизотермическом нагружении жаропрочных сплавов. [c.65]

Естественно, что состав и строение фаз играют в данном случае большую роль чем они сложнее основной фазы, тем медленнее протекают диффузионные процессы и тем меньшую роль они играют в увеличении пластичности. В жаропрочных сплавах наличие сложных по составу и строению избыточных фаз должно приводить к уменьшению ползучести и повышению жаропрочности. [c.81]

Машина для испытания образцов металлов и сплавов на длительную жаропрочность и ползучесть при постоянной растягивающей нагрузке [c.181]

В процессе ползучести жаропрочные стали могут терять пластичность и хрупко разрушаться. Поэтому ограничиваться только определением пределов ползучести и длительной прочности сталей нельзя, так как испытания на ползучесть не дают исчерпывающих сведений о запасе пластичности жаропрочных сплавов, что важно для предупреждения хрупких разрушений ответственных изделий и конструкций при повышенных температурах. Опасно также путем экстраполяции результаты испытаний на ползучесть небольшой длительности переносить на более длительные сроки. Поэтому в условиях длительного действия температуры и напряжений необходимо параллельно определять изменение прочности и пластичности жаропрочных сталей, доводя образцы до разрушения. [c.189]

Долговечность при термоциклической усталости существенно зависит от частоты изменения температуры, длительности периодов выдержки между очередными теплосменами и прочих факторов. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены при оценке влияния процессов ползучести и релаксации напряжений на долговечность материала. Разрушения при термической усталости материалов происходят в диапазоне так называемой малоцикловой усталости. Большинство применяемых в теплоэнергетике конструкционных сталей и жаропрочных сплавов как при термоциклическом, так и при циклическом механическом нагружении разрушается или в них появляются макротрещины через 10 — 10 циклов. [c.7]

Первые два десятилетия разработки литейных сплавов на основе Ni для промышленного производства газовых турбии авиадвигателей были посвящены увеличению сопротивления высокотемпературной ползучести. К середине 60-х годов большинство жаропрочных сплавов, применявшихся для изготовления турбинных лопаток, обычно работало при температурах, достигавших 85 % температуры начала плавления, однако пластичность у некоторых из этих сплавов падала дс уровня в несколько процентов, а их поведение на третьей стадии ползучести отличалось большим непостоянством. Для производства лопаток методом точного литья по выплавляемым моделям, дающим самую точную геометрию внутренних полостей для воздушного охлаждения, существовали очень строгие ограничения. Разрушение лопаток было преимущественно межзеренным, поэтому призывали обеспечить аккомодацию локального пластического течения без потерь в высоком сопротивлении ползучести, присущем телу зерен. [c.160]

Жаропрочные стали должны обладать высоким сопротивлением химической коррозии, но вместе с тем обеспечивать надежную работу под нагрузкой (т.е. иметь достаточно высокие пределы ползучести и длительной прочности) при температурах эксплуатации выше 400...450°С. Температурный уровень жаропрочности сплавов в первую очередь определяется прочностью межатомной связи, которая может быть оценена рядом физических констант, в том числе температурой плавления. Однако при данной температуре плавления жаропрочность сильно зависит от температуры рекристаллизации. В связи с этим стали аустенитного класса имеют более высокую жаропрочность по сравнению со сталями перлитного класса. [c.175]

Рассмотренные особенности влияния легирования на сопротивление ползучести и предела длительной прочности определяют основные требования к структуре и фазовому составу жаропрочных сплавов 1) высокая степень легирования твердого раствора медленно диффундирующими компонентами (Сг, Мо, V и т. д.) 2) присутствие дисперсных частиц фаз-упрочни-телей 3) стабильность структуры 4) прочность границ зерен. [c.141]

Роль границ зерен в жаропрочных сплавах может быть связана с выделением избыточных фаз на границах и изменением ползучести (диффузии) при введении малых количеств призм [c.398]

Для оптимизации структуры жаропрочных сплавов в работе [418] использованы константы, характеризующие свойства термически стабильных сплавов а — константа скорости деформации А — константа, связанная с деформационным упрочнением В — константа, связанная с изменением структуры. Указанные структуры определяют деформацию разрушения и взаимосвязь между временем до разрушения и скоростью установившейся ползучести [c.258]

Для подвески чувствительного к ударам прибора весом 200 фунтов и стон-мостью 300 000 долл. предполагается использовать новый жаропрочный сплав. Прибор с подвеской должен в течение 3000 ч находиться в испытательной камере при температуре 1600°F (870°С). В процессе лабораторных испытаний образцы нового сплава диаметром 0,125 дюйма нагружались усилием 200 фунтов при этом установлено, что при температуре 1800°F (980°С) через 100 ч происходит разрыв вследствие ползучести. Свидетельствуют ли результаты испытаний о возможности использования подвески в указанных условиях [c.468]

На жаропрочность влияет величина зерна. Границы зерен снижают сопротивление ползучести. Поэтому жаропрочные сплавы должны иметь крупнозернистую структуру. [c.179]

Наряду с максимально возможными значениями предела дли-те 1ьпой прочности и т ползучести, современные жаропрочные сплавы должны обладать высоким соиротивлением хрупкому и усталостному разрушению, хорошей жаростойкостью. [c.286]

Салли Л., Ползучесть металлов и жаропрочные сплавы, Обороигнз, 1953, [c.302]

Рис. 2.5. Рельеф (а) межзерен-ного разрушения с псевдо усталосг-ными бороздками, образованными в результате ползучести образцов из жаропрочного сплава ЭИ437БУВД при 650 °С и напряжении 500 МПа в течение 476 ч до разрушения (б), (в) морфология границ зерен в изломе образцов после их совместного растяжения с кручением до разрушения соответственно при 400 МПа при 300 МПа в течение 77 ч, при той же температуре

Аналогичный результат был получен в исследованиях жаропрочного сплава API, а также сталей 2,25Сг-1Мо (СМ) и 0,5 r-0,5Mo-0,25V ( MV) при нагреве ниже 600 °С [23, 24]. На компактных образцах толщиной 25 и 18 мм и шириной 50 мм показано, что в области частот нагружения более 10 Гц скорость роста трещины практически не зависела от частоты нагружения. Пороговая величина частоты нагружения не зависела от изменения асимметрии цикла в интервале 0,1-0,7. Понижение скорости с возрастанием частоты нагружения при КИН 10 МПа-м / было ограничено снизу пороговой величиной (da/dN) = 10 м/цикл и 7,5-10 м/цикл для сплава API и стали MV соответственно при асимметрии цикла 0,1. Переход в область чисто усталостного разрушения без признаков влияния процессов ползучести при низкой частоте нагружения для сталей СМ и MV при КИН 10 МПа-м / и температуре испытания 538, 565 °С происходил при частотах нагружения 0,2 Гц и 1,0 Гц соответственно. Общий вид зависимости скорости роста трещины от частоты нагружения был представлен соотношением [c.350]

Проблема создания жаропрочных материалов, по-видимому, никогда не потеряет своей актуальности ввиду i6ypHoro развития новых отраслей техники. Пока мы, пользуемся ограниченными сведениями о взаимодействии атомов примесей с несовершенствами структуры кристаллической решетки при высоких температурах и о механизме процессов ползучести и релаксации напряжений. Продолжаются интенсивные исследования по изучению закономерностей физико-мехацических и химических свойств жаропрочных. сплавов при изменении их химического состава и структурного состояния. [c.116]

Однако при деформации ползучести, реализующейся на этапе выдержки в цилиндрическом (типа П) и сферическом корпусах (до 0,1 — 0,2 %), изохронные кривые деформирования различаются незначительно. Выявленная закономерность позволяет в расчетах деформаций ползучести в цикле термоциклического нагружения не учитывать для применяемого жаропрочного сплава ХН60ВТ влияние эффекта циклического упрочнения на сопротивление деформированию при длительном статическом нагружении. [c.223]

Для циклически стабилизирующего материала (каким является применяемый жаропрочный сплав) деформации ползучести, накопленные за цикл, определяются в основном циклическими и реологичес- [c.229]

Экспериментально исследован вопрос длительной прочности при ползучести жаропрочного сплава ЭИ607А. Предложена методика прогнозирования длительной прочности о учетом мгновеннопластической и вязкошастической деформации ползучести. Для описания экспериментальных результатов используется концепция повреждений, которые составляют простую сумиу повреждений односторонней ползучести и циклической усталости. Экспериментальные данные хорошо совпадают с результатами расчета по изложенной методике. [c.132]

Исследование ставило задачей изучение кратковременной ползучести и жаропрочности сплава ЭИ437Б в разных условиях быстрого нагружения и нагрева с последующим временем испытания 5—7 мин. В задачу входило снятие кривых ползучести для температур 600 и 800°С и определение предела длительной прочности за время 5—7 мин. Испытания проводились на пятикратных цилиндрических образцах с резьбовыми головками, на гидрав-. лической машине ИМЧ-30. Были проведены три серии экспериментов. [c.253]

Для получения высокой жаропрочности необходимо иметь в структуре частицы избыточных фаз — упрочнителей. Из сказанного выше можно заключить, что многие жаропрочные сплавы термически упрочняются. В них частицы избыточных фаз образуются во время старения после предварительной закалки. Во время эксплуатации при комнатных и повышенных температурах частицы коагулируют, увеличиваются расстояния между ними и существенно снижается эффект упрочнения. При этом можно отметить, что выделения, кристаллозрафически близкие к матрице, дольше остаются когерентными и не коагулируют. В условиях длительной работы при высоких температурах необходимо иметь в виду, что в стареющих сплавах обычно трудно сохранить максимальную дисперсность выделений, которые способствуют уменьшению скорости ползучести и высокой длительной прочности. [c.140]

Развитие жаропрочных никелевых сплавов началось с небольших добавок титана и алюминия к обычному нихрому. Оказалось, что добавление менее 2% титана и алюминия без термической обработки заметно повышает показатели ползучести нихрома при температурах около 700 С. Сплав, содержащий 2,5% титана, 1,5% алюминия, 20% хрома, на основе никеля получил название нимоник-80 и стал первым в больщом ряду последующих модификаций жаропрочных сплавов. Аналог этого сплава — сплав ХН77ТЮ (ЭИ 437). Кроме никеля он содержит 19—22% Сг 2,3—2,7% Т1 0,55—0,95% А1. Широкое применение находит также сплав ХН77ТЮР, дополнительно легированный бором (не более 0,01%). После закалки при 1080—1120°С этот сплав имеет структуру пересыщенного у-раствора с ГЦК-решеткой, небольшую прочность и высокую пластичность, допускающую глубокую штамповку, гибку и профилирование. После закалки и старения при 700 °С сплав приобретает высокую жаропрочность и следующие механические свойства ст, = 1000 МПа, Оо,2 = 600 МПа, б = 25%, у = 28% (рис. 8.8). [c.206]

Главной упрочняющей фазой в жаропрочных сплавах на никелевой основе является у -фаза П1з(Т1, А1) в некоторых сплавах, легированных ниобием, такой является фаза типа Ы1з(МЬ, А1, Ti). Такие фазы, как бориды, нитриды, карбиды, вызьшают незначительное дополнительное упрочнение при низких температурах из-за их небольшой объемной доли. Однако эти фазы могут существенно изменять скорость ползучести и срок службы изделий. Прочность никелевых сплавов, упрочняемых у -фазой, зависит от следующих факторов объемной доли у -фазы радиуса частиц у -фазы прочности частиц у -фазы. [c.207]

При высоких температурах ( 1300°С) деформационные процессы в большей степени реализуются по границам зерен посредством межзеренного скольжения и диффузионной ползучести, а разрушение имеет межкрйстал-литный характер. Поэтому устранение (или значительное уменьшение протяженности) в процессе направленной кристаллизации поперечных границ зерен (являющихся очагами зарождения трещин) за счет образования столбчатой или монокристаллической структуры делает возможным одновременное повышение длительной прочности, пластичности и сопротивления теп-лосменам высокотемпературных жаропрочных сплавов. [c.360]

Таким образом, чем сложнее по составу и структуре сплав, тем труднее установить количественную корреляцию между параметрами ползучести и параметрами диффузии, особенно если последние измерены в условиях, не соответствующих испытанию на ползучесть. По-видимому, в области рабочих температур для широкой группы жаропрочных сплавов работают оба механизма ползучес Ти—дислокационный и диффузионный. Поэтому трудно получить строгие количественные соотношения при учете только одного механизма. [c.392]

На рис. 2.25, а приведеные результаты исследований располагаемой пластичности жаропрочных сплавов и сталей [29, 100], Длительную пластичность жаропрочных сплавов изучали при разных температурно-силовых режимах деформирования длительное статическое растяжение с варьированием в широких пределах скорости деформирования при заданном температурном цикле и длительное статическое нагружение ( ползучесть) при постоянных и переменных температурах, принятых для основных рел имов неизотермического нагружения (рис. 2.4) с варьированием времени разрушения 0,1. .. 400 ч. [c.77]

В работе [88] этот метод использован и для установления взаимосвязи фрактальности границ зерен с характеристиками ползучести. Границы зерен в процессе ползучести эволюционируют, наполняясь порами и огруб-ляясь. Этот динамический процесс связан со скольжением в теле зерен. Были исследованы жаропрочные сплавы с различным химическим составом, Границу зерна рассматривали как топологически одномерную линию, хотя в действительности она является двухмерной плоскостью в трехмерном евклидовом пространстве твердого тела. Значение фрактальной размерности границ зерен получили на образцах с гладкими и извилистыми границами зерен. Их структуру изменили применением различных режимов термообработки. Улучшение характеристик ползучести связывали с разностью AD фрактальной размерности границ для двух типов — изрезанных и гладких (рис. 55). Было установлено, что увеличение степени фрактальности границ повышает долговечность т сплава. Аналогичные результаты были получены и на других сплавах. [c.79]

Рис. 9. Влияние однородности структуры жаропрочного сплава на сопротивление ползучести при 700 С и 36 кПмм [26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...