Ползучесть металлов и при высоких температурах

Жаропрочностью называют способность металла сохранять при высоких температурах достаточно высокие механические свойства длительную прочность и сопротивление ползучести. [c.16]

Ползучесть есть свойство металла, нагруженного при высокой температуре, медленно и непрерывно пластически деформироваться под воздействием постоянной нагрузки. [c.100]

В настоящее время одной из важнейших проблем в теплоэнергетике является продление расчетного срока эксплуатаций энергетического оборудования до 200—250 тыс. ч, что связано с необходимостью экстраполяции экспериментальных данных на весьма длительное время. При нестационарных полупиковых и пиковых нагрузках работают энергоблоки мощностью 100, 150 и 200 тыс. кВт, значительная часть которых уже проработала свыше установленного ранее расчетного срока эксплуатации 100 тыс. ч. Поэтому возникает необходимость прогнозирования свойств материала, отражающихся на его работоспособности за длительный период эксплуатации, с применением надежных методов экстраполяции. Они должны быть основаны на современных представлениях о происходящих в металле процессах при высокой температуре, т. е. ползучести и высокотемпературной малоцикловой термомеханической усталости. [c.179]

Это влияние особенно значительно, если металл деформируется при высоких температурах и напряжениях. В таком случае, несмотря на сравнительно небольшое время деформирования, существенное значение имеет вязкость металла, и поэтому расчеты технологических процессов обработки металлов следует основывать на уравнениях состояния, в которых содержатся скорости деформаций, т. е. на уравнениях, отражающих реономные свойства металлов — на уравнениях теорий ползучести. [c.5]

Приведенные сведения о зависимости свойств материалов от температуры не отражают фактора времени, т. е. предполагается, что характеристики получены в результате обычных кратковременных испытаний. При высокой температуре фактор времени играет очень существенную роль — специальные эксперименты и опыт эксплуатации деталей, работающих при высоких температурах, показывают, что при постоянной нагрузке с течением времени пластическая деформация возрастает, происходит как бы медленная текучесть металла. При этом напряжения в образце (или детали) могут быть ниже не только предела текучести, но и предела пропорциональности, соответствующих температуре эксперимента или эксплуатации. Указанное явление носит название ползучести. Для стали ползучесть проявляется лишь при высокой температуре (ориентировочно выше 300°), а для некоторых цветных металлов и сплавов с этим явлением приходится считаться при слегка повышенной и даже при комнатной температуре. [c.78]

В настоящей работе не ограничивалось, что ползучесть всех материалов при высоких температурах является результатом движения винтовых дислокаций, имеющих пороги. Механизмом, контролирующим скорость деформации, может быть также механизм Пайерлса, поперечное скольжение и некоторые другие процессы, характерные для призматического скольжения в гексагональных металлах и некоторых промежуточных фазах. Даже тогда, когда именно движение винтовых дислокаций с порогами определяет скорость процесса, могут существовать небольшие отклонения от развиваемой теории. Например, при температурах, близких или несколько ниже половины температуры плавления, возможны два варианта предложенной теории 1) вакансии, образовавшиеся на порогах, не могут диффундировать с достаточной скоростью, и в этом случае величина ha будет смещаться в область меньших значений и приближаться к величине hf, где hf — энтальпия образования вакансии в условиях перенасыщенной концентрации. При учете избыточных вакансий в этом случае необходимо принимать во внимание обрат- [c.285]

Величина пластической деформации, накапливающаяся на первом и втором участках ползучести, т. е. до начала разрушения, названная B. . Ивановой [5] ресурсом пластичности, является новым критерием в оценке металлов, работающих при высоких температурах. [c.140]

При высоких температурах эксплуатации изделий для повышения сопротивления ползучести (деформирование изделия при высоких температурах с течением времени) необходимо иметь крупнозернистую структуру и в сварном соединении. Но металл с очень крупным зерном обладает пониженной пластичностью и поэтому размер зерен ограничивают. [c.144]

Жаростойкостью (окалиностойкостью) называют способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах, а жаропрочностью — способность металла сохранять при высоких температурах достаточно высокие механические свойства длительную прочность и сопротивление ползучести. [c.161]

Ползучесть — это свойство металлов и сплавов медленно и непрерывно пластически деформироваться при высоких температурах под действием постоянной, длительно приложенной нагрузки, не превышающей предела текучести ао,2- Для сталей ползучесть наблюдается при температурах свыше 350° С. [c.198]

Ползучесть обусловливается двумя процессами, протекающими при высокотемпературном длительном нагружении металла и действующими противоположно. Так, в процессе пластической деформации при высоких температурах происходит упрочнение (наклеп) металла, что повышает его сопротивление деформации. Одновременно при температуре нагрева металла, превышающей температуру его рекристаллизации, происходит разупрочнение металла вследствие рекристаллизации, что облегчает деформацию. [c.199]

Изделия из керамики высшей огнеупорности, получаемые из чистых тугоплавких металлов, карбидов, боридов, силицидов, сульфидов, нитридов (табл. 21.1), обладают высокой химической стойкостью против воздействия расплавленных металлов как в вакууме, так и в среде различных газов, механической прочностью при высоких температурах, стойкостью против ползучести и т. д. [c.379]

В теории ползучести изучаются законы связи между напряжениями и деформациями и методы решения соответствующих задач. Ползучесть материалов — это свойство медленного и непрерывного роста упругопластической деформации твердого тела с течением времени под действием постоянной внешней нагрузки. Свойством ползучести в большей или меньшей мере обладают все твердые тела металлы, полимеры, керамика, бетон, битум, лед, снег, горные породы и т. д. При нормальной температуре некоторые материалы (металлы, полимеры, бетон) обладают свойством ограниченной ползучести. С ростом температуры ползучесть материалов увеличивается и их деформация становится неограниченной во времени. Особенно опасно для элементов конструкций и деталей машин проявление свойства ползучести при высоких температурах. Уже при небольших напряжениях материал перестает подчиняться закону Гука. Ползучесть наблюдается при любых напряжениях и указать какой-либо предел ползучести невозможно. В отличие от обычных расчетов на прочность, расчеты на ползучесть ставят своей целью не обеспечение абсолютной прочности, а обеспечение прочности изделия в течение определенного времени. Таким образом, при расчете изделия определяется его долговечность. [c.289]

Явление ползучести металлов при высокой температуре порядка 500 °С наблюдается в деталях паровых турбин — трубопроводах, дисках, лопатках. Паровые турбины до сих пор производят значительную долю электрической энергии. Другим примером могут служить газотурбинные самолетные двигатели, температура газа в которых достигает 1300°С Основной причиной выхода из строя турбин является ползучесть рабочих лопаток. Высокие рабочие температуры применяются также в различных высокотемпературных технологических процессах, например нефтехимических и при переработке нефти. С проблемой учета ползучести металлических панелей мы встречаемся в системе термической защиты космических аппаратов, атомной энергетике и др. К конструкциям, работающим в условиях высоких температур, должны быть предъявлены следующие требования деформация не должна превышать допустимую в соответствии с выполняемыми конструктивными функциями изделия не должно произойти разрушения конструкции вследствие ползучести. [c.304]

Ползучесть - это свойство металлов и сплавов медленно и непрерывно пластически деформироваться при высоких температурах под действием постоянной, длительно действующей нагрузки. [c.107]

Заметим, что металлы и в первую очередь стали обнаруживают свойство ползучести при высоких температурах, достигающих нескольких сотен градусов (по Цельсию), в связи с чем вопросы ползучести металлов в дальнейшем не рассматриваются. Желающие познакомиться с указанным разделом механики твердого деформируемого тела могут воспользоваться работами 118, 27]. [c.343]

Наследственная теория упругости и теория ползучести металлов при высоких температурах описывают сходные внешне явления совершенно различными средствами. Как по первому, так и по второму предмету автору принадлежат отдельные монографии довольно большого объема, поэтому выбор минимума материала для этих глав представил определенные субъективные трудности. [c.15]

Влияние различных факторов на механические свойства материалов. Экспериментами установлено, что при повышении скорости нагружения и скорости деформирования повышаются предел текучести и предел прочности. При повышении температуры особенно ощутимой является ползучесть (см. 3.9). При высоких температурах более явственными становятся вязкие (пластические) свойства, тогда как при пониженных температурах наблюдается охрупчивание. Существенно влияние на механические свойства металлов химического состава. Например, малые легирующие добавки (хром, никель, молибден и др.) изменяют механические свойства сталей, дают возможность создавать материалы с высокой проч- [c.142]

Путь разрушения при длительном воздействии высокой температуры и нагрузок (испытания на ползучесть) проходит вдоль границ зерен, а не по телу кристаллитов. Такое разрушение вызвано не наличием примесей или пленок хрупких соединений на границах зерен (так как оно характерно не только для технических сплавов, но и для чистых металлов), а процессом, который характерен только для малых скоростей деформации при высоких температурах (см. гл. XVI), т. е. скольжением по границам зерен. Как было отмечено (ск. гл V), зернограничная деформация не может быть значительной, [c.434]

Жаропрочные материалы должны работать длительное время при высоких температурах и рабочих нагрузках При их выборе необходимо учитывать то, что при увеличении температуры прочностные свойства уменьшаются, кроме того, при высоких температурах становится существенным фактор времени. Металл элементов котельных агрегатов, работающих при температурах выше 450 С.подвержен ползучести. [c.100]

Жаропрочность — способность металлов выдерживать механические нагрузки без существенной деформации и разрушения при повышенной температуре. Основные критерии оценки жаропрочности (например, на срок 100 тыс. ч) предел длительной. прочности Одп— напряжение, при котором металл разрушается через 100 тыс. ч работы (испытания) при высокой (выше 450 °С) температуре условный предел ползучести % — напряжение, которое при рабочей температуре вызывает скорость ползучести металла Уд = Ю %/ч, что соответствует 1 %-ной суммарной деформации за 100 тыс. ч или Va = Ю мм/ч. Окалиностойкость (жаростойкость) — характеризует способность стали сопротивляться окисляющему воздействию газовой среды или перегретого пара при температуре 500—800 °С и выше без заметного снижения ее механических свойств в течение расчетного срока службы. Критерием окалиностойкости служит удельная потеря массы при окислении металла за определенный период времени, например за 100 тыс. ч. [c.222]

Ползучесть — свойство металлов со временем получать остаточные деформации при высоких температурах и напряжениях, не превышающих предела упругости. [c.273]

На рис. 21 даны соответственно диаграммы изменения предела прочности и пластичности стали в зависимости от изменения температуры. При высокой температуре, начиная с 300—400°, металлы при постоянной нагрузке непрерывно, хотя и очень медленно деформируются. С повышением нагрузки или температуры скорость де формации возрастает. Это свойство металлов непрерывно деформироваться при постоянной нагрузке и высокой температуре называется ползучестью. [c.39]

Вынужденные остановы котлов высокого давления происходят чаще всего из-за повреждения труб пароперегревателей, работающих в наиболее тяжелых условиях. Повреждения труб выходной ступени пароперегревателя, исключая начальный период эксплуатации котлоагрегата, когда идет процесс отбраковки труб с дефектами металлургического и заводского происхождения, обусловлены главным образом перегревом стенки трубы до температур, превышающих расчетную. Однако при незначительных запасах жаропрочности перлитных теплоустойчивых сталей, применяемых для пароперегревателей, даже незначительное превышение расчетных температур резко снижает сопротивление ползучести металла и приводит к разрыву труб. [c.248]

Ползучесть — это своеобразный барьер на пути использования металлов при высокой температуре и нагрузках. Металлы и сплавы, сопротивляющиеся ползучести при высоких температурах, называются жаропрочными. [c.29]

Диффузионная пластичность играет суш,ественную роль в ползучести мелкозернистых металлов и сплавов при высоких температурах. В остальных случаях пластическая деформация осуш,ест-вляется движением дислокаций. [c.21]

При высоких температурах развитие повреждаемости при циклическом нагружении происходит не только в результате накопления местной циклической пластической деформации, но и за счет продолжительности действия напряжений, т. е. ползучести (временной фактор). Однако с увеличением частоты нагружения (на одинаковой базе циклического воздействия) влияние его будет уменьшаться, так как продолжительность действия напряжений уменьшается обратно пропорционально частоте циклов, следовательно, при этом уменьшится и степень повреждаемости металла за счет временного фактора. [c.244]

У большинства металлов при комнатных и более низких температурах за достижимое в опыте время наблюдения заметить ползучесть не удается. В этих условиях их поведение с достаточной точностью описывается моделью упруго-пластического тела. При более высоких (сходственных) температурах ползучесть может проявиться весьма заметно. Например, у малоуглеродистой стали временные эффекты становятся существенными при температурах выше 400 °С. При таких температурах зависимость между напряжениями и деформациями существенно меняется с изменением скорости деформирования (нагружения), так что кривая а — е без указания условий эксперимента утрачивает смысл. Важно заметить, что ползучесть металлов при высоких температурах наблюдается при любых, даже весьма небольших напряжениях, что отличает это явление от холодной пластичности, которая проявляется только по достижении определенного уровня напряжений. Ползучесть других, неметаллических материалов (цементный камень, бетон, дерево, пластмассы) можно обнаружить уже при комнатной температуре. [c.752]

Глава начинается с достаточно элементарного анализа проблемы ползучести и разрушения конструкционных сплавов под напряжением при высоких температурах и описания различных эффектов, наблюдаемых при воздействии внешней среды. Затем следует краткий обзор высокотемпературной коррозии и обсуждение многочисленных путей ее влияния на механические свойства сплавов, после чего уже непосредственно рассмотрены коррозионная ползучесть и разрушение материалов вследствие коррозии под напряжением. Следует отметить, что в данной главе рассматриваются процессы, протекающие при высоких температурах, как правило выше 0,5 Тт, где Тт — абсолютная температура плавления рассматриваемого сплава. Поэтому в круг обсуждаемых вопросов не входят такие сложные явления, как коррозионное растрескивание под напряжением, охрупчивание при контакте с жидким металлом или понижение сопротивления излому, вызванное поверхностно-активными веществами. По этим вопросам имеются авторитетные обзоры [8, 9]. [c.9]

Ползучесть (крип) — свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке (особенно при высоких температурах). Деформация постепенно (по истечении многих дней, недель и месяцев) может совершенно прекратиться или, наоборот, продолжаться вплоть до разрушения (фиг. 122) в зависимости от нагрузки [c.53]

Ползучесть есть свойство напряженного металла, работающего при высоких температурах (для стали выше 40СГ), медленно и непрерывно пластически деформироваться при нагрузках даже меньше предела упругости. Повышение температуры и напряжения увеличивает скорость ползучести. [c.9]

В настоящей работе основное внимание удейяется вопросам расчета устойчивости элементов тонкостенных конструкций (стержней, пластин и оболочек) из металла, обладающего при высоких температурах свойством неограниченной ползучести. При растяжении образцов из такого материала при высоких температурах скорости деформаций ползучести убывают лищь на начальном участке испытаний, затем обычно следует фаза установившейся скорости ползучести на заключительном участке, предшествующем разрушению, мбжет начаться возрастание скорости. Для системы из такого материала под действием нагрузки в условиях ползучести может существовать такое конечное время, когда из-за больших деформаций ползучести наступит недопустимое изменение формы конструкций. Так, у сжатого постоянной си-лой стержня в условиях ползучести может произойти быстрое возрастание прогибов сжатая цилиндрическая оболочка может выпучиться под действием внешнего давления оболочка может сплющиться. [c.254]

Предположительно отмечают две перспективные группы волокнистых материалов [3] 1) упрочненные волокнами пластики с высокой удельной прочностью для работы в оптимальном интервале температур для пластмасс и 2) упрочнецные тугоплавкими керамическими волокнами металлы, обладающие при высоких температурах высокими прочностными характеристиками и высокой сопротивляемостью ползучести. [c.160]

Пластическая деформация (наклеп) вызывает упрочнение металла. При высокой температуре, когда подвижность атомов достаточно велика, происходит снятие упрочнения (наклепа), вызванного пластичеокон деформацией. Таким образом, в процессе ползучести происходят два конкурирующих процесса упрочнение металла пластической деформацией и снятие упрочнения под воздействием повышенной температуры. [c.454]

BOM приближении прочность металлов при высоких температурах увеличивается с повышением их температуры плавления. Это связано с тем, что ползучесть металлов при высоких температурах совершается путем восходящего движения дислокаций, которое может осуществляться при наличии термической активации и диффузии атомов. Энергия активации процесса ползучести при высоких температурах Т по Дорну, равна энергии акти- [c.117]

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]

Практика эксплуатации современных машин и сооружений при экстремальных условиях их работы, происходящих зачастую при высоких уровнях напряжений и температуры, свидетельствует о наличии ярко вырая енной временной зависимости процесса разрушения. Во многих случаях полному разрушению тела предшествует длительное устойчивое развитие трещины, причем величина этого периода может составлять значительную часть долговечности элемента конструкции. Такое длительное разрушение, происходящее нередко при постоянных внешних нагрузках, особенно характерно для полимеров, композитных материалов и металлов при высоких температурах. Причиной медленного роста трещины в таких случаях обычно являются ползучесть материала и накопление рассеянных поврея дений. [c.299]

Сплав А453 обычно применяют при повышенных температурах, так как он имеет превосходные прочность, сопротивление ползучести и окислению в этих условиях. Сплав используют для деталей крепежа, дисков и лопаток турбин, деталей форсажных камер реактивных двигателей. Он был применен в качестве криогенного материала в космической технике. Многие металлы с г. ц. к. решеткой являются прекрасными материалами для использования их при низких температурах, а сплав А453 содержит достаточно никеля для стабилизации аустенита при таких температурах. Поэтому его рассматривают в качестве конструкционного материала для ракет с ядерными силовыми установками, где необходимы исключительно высокие характеристики как при низких, так и при повышенных температурах. Сплав считается перспективным материалом для его применения при температуре 4К. Аустенитные нержавеющие стали серии 300 уже используют в прототипах сверхпроводящего оборудования сплавом А453 предполагают заменять их в [c.321]

В начальный период развития промышленности титановых сплавов при горячей формовке листового материала п при лабораторных испытаниях на ползучесть иногда наблюдалась неожиданная потеря прочности материала. Удалось выяснить, что эти разрушения вызывались наличием на поверхности металла солевых загрязнений, после чего явление получило название горячего солевого растрескивания (hot-salt ra king). В дальнейшем такое разрушение часто воспроизводилось в лабораторных экспериментах. На поверхность нагреваемого образца наносят тонкий слой соли, и образец выдерживают при высокой температуре и большом приложенном напряжении. Продолжительность экспозиции, необходимая для разрушения, может составлять от нескольких часов до нескольких тысяч часов [79]. [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...