Предел выносливости при низких температурах

В табл. 2.37 [205] приведены результаты исследования выносливости ряда сталей и сплавов при низких температурах при симметричном растя-> ении — сжатии с учетом влияния частоты нагружения. Из таблицы вид-110, что с увеличением частоты нагружения от 16 Гц до 3 кГц при одной и - ой же базе испытания повышение пределов выносливости при понижении температуры становится менее существенным. [c.208]

Указанное уравнение позволяет определить предел выносливости гладких стальных образцов при низких температурах по результатам испытаний при +20°С, если сохраняется вязкий характер разрушения и отсутствуют структурные изменения в металле. [c.146]

Диаметр заготовки, в центре которой после закалки при заданных условиях охлаждения получается полумартенситная структура, называется критическим диаметром. Если размер заготовки не превышает критический диаметр, после закалки и отпуска достигается наилучшее сочетание прочности и пластичности. Однако полумартенситная структура не обеспечивает максимальных значений предела выносливости и ударной вязкости, особенно при низких температурах. Поэтому прокаливаемость нередко определяют по глубине проникновения закаленного слоя со структурой 90% мартенсита и 10% троостита. [c.132]

Рост рабочих параметров турбоагрегатов и, в первую очередь, их единичных мощностей связан с необходимостью увеличения абсолютных размеров сечений и длины несущих частей корпусов и роторов. Масса роторов турбин при различных вариантах их исполнения повышается от 30—50 до 80—150 т. При этом для цельнокованых роторов низкого давления используют уникальные слитки массой от 100 до 550 т. Такое увеличение размеров исходных заготовок и готовых роторов, вызванное рядом технологических факторов (видом заготовки — отливка или поковка, термообработкой и т. п.), может привести к повышению неоднородности механических свойств материала уменьшению пластичности на 20—50 %, ударной вязкости на 40—60 %. Для зон роторов, находящихся под действием циклических нагрузок, существенное значение имеет эффект абсолютных размеров, состоящий в уменьшении на 40—60 % пределов выносливости (при базовом числе циклов 10 —10 ) с переходом от стандартных лабораторных образцов к реальным роторам. Неблагоприятное влияние увеличения абсолютных размеров сечений подтверждается также результатами испытаний образцов на трещиностойкость. Различие в критических температурах хрупкости в центральной части поковок по сравнению с периферийной может достигать 40—60 °С абсолютные значения критических температур для сталей в ряде случаев составляют 60—80 °С, а для высокотемпературных роторов из r-Mo-V сталей 120—140 °С. Это имеет существенное значение для роторов турбин при быстрых пусках, когда температура металла ротора может оказаться ниже критической. [c.6]

Известно, что прочность деталей, работаюш,их в воздухе в условиях хрупкого разрушения (усталость при циклическом нагружении, статические нагружения при низких температурах и удар), зависит от абсолютных размеров детали при полном сохранении геометрического подобия более крупные детали оказываются менее прочными, чем детали меньших размеров. Так, например, при увеличении диаметра образцов из углеродистой стали (0,54% С) от 7,6 до 152 мм предел выносливости в воздухе при изгибе уменьшился на 35% [203]. [c.162]

Однако в присутствии водорода резко снижаются длительная прочность и предел выносливости и повышаются хладноломкость и ползучесть. Водородная хрупкость проявляется сильнее при высоких скоростях деформирования, при наличии надреза и при низких температурах. [c.387]

Влияние температуры. Опыты показали, что температура испытаний заметно влияет на усталостную прочность материала. Пределы выносливости для гладких образцов с понижением температуры возрастают. Для образцов с острыми надрезами при низких температурах получаются пониженные значения пределов выносливости. Однако влияние температуры, особенно переменных температурных полей, изучено еще слабо. [c.496]

Механические свойства и относительные пределы выносливости сталей при нормальной и низких температурах [c.102]

Возможность ускоренной оценки влияния технологических факторов доказана при исследовании влияния режима термической обработки и вида чистового шлифования на характеристики рассеяния предела выносливости стали ЗОХГСА (работа проводилась совместно с Киевским политехническим институтом). Испытаниям на усталость при изгибе с вращением подвергались образцы из стали ЗОХГСА после закалки с высоким (630°С), средним (510°С) и низким (190°С) отпуском, шлифованные обычными наждачными и алмазными кругами до одинаковой степени чистоты поверхности (8-й класс). Определение характеристик рассеяния пределов выносливости, осуществленное по двум методам — экстраполяции кривых усталости и возрастающей нагрузки, показало, что среднее значение предела выносливости повышается при снижении температуры отпуска приблизительно в соотношении 1 1,3 1,6. При этом среднее квадратическое отклонение также увеличивается, а рассеяние, характеризуемое коэффициентом вариации, остается практически неизменным. Замена обычных кругов алмазными в случае шлифования до одинаковой степени чистоты, поверхности не отразилась существенно на указанных характеристиках при всех трех режимах термообработки. Достигнутая экономия времени (1,3-10 циклов при возрастающей нагрузке, вместо 4,7-10 при постоянной амплитуде напряжений) и образцов (90 шт. вместо 500 шт.) свидетельствует [c.188]

Исследованиями установлено существенное увеличение предела выносливости углеродистой стали, обработанной ВТМО после низкого отпуска [И]. При этом для стали У9 оптимальной температурой отпуска является 280...326 °С и степень деформации 25%, а для стали 40 — температура отпуска 170... 200 °С и степень деформации 15...50%. Поэтому представляют интерес данные о теплостойкости поверхностного слоя, образованного ЭМО. [c.72]

Цементация стали — процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом при нагреве без доступа воздуха до температуры выше точки Лс, (до 900—950 °С) в среде углерода или газов, содержащих углерод. Цементацию проводят для получения высокой твердости поверхностного слоя при условии сохранения мягкой и вязкой сердцевины, а также для повышения износостойкости и предела выносливости стальных деталей, что обеспечивается термической обработкой после цементации (закалкой с низким отпуском). [c.258]

Сведений о влиянии на усталостную прочность титановых сплавов нейтральных газовых сред относительно мало. Некоторые косвенные данные показывают, что испытание на усталость в инертных газах (гелий, аргон) не дает повышения его предела выносливости. Однако скорость распространения усталостной треш,ины значительно выше на воздухе, чем в вакууме [121]. Ускорение роста усталостной трещины наблюдается при циклическом нагружении в водороде [133] при температурах испытания выше—73 С при более низких температурах водород не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на рост трещины. [c.152]

Механические свойства ПНП-сталей Og = 1500-е 1700 МПа, Со,2 == 1400-г-1550 МПа, б —- 50-е-бО %. Характерным для этой группы сталей является высокое значение вязкости разрушения Ki и предела выносливости о х. При одинаковой или близкой прочности ПНП-стали пластичнее, а при равной пластичности имеют более высокий предел текучести, чем мартенситно-старею-щие стали или легированные высокопрочные стали. Широкому применению ПНП-сталей препятствует их высокая легирован-ность, необходимость использования мощного оборудования для деформации при сравнительно низких температурах, трудность сварки, анизотропия свойств деформированного металла и т. д. Эти стали используют для изготовления высоконагруженных деталей, проволоки, тросов, крепежных деталей и др. [c.285]

Достаточно высокие механические свойства при рабочих температурах подшипников, особенно предел выносливости, во избежание выкрашивания подшипникового сплава вследствие появления усталостных трещин, а также твердость, износостойкость и предел прочности на сжатие. Модуль упругости подшипникового сплава должен быть низким, что обеспечивает возможность передачи нагрузки на гораздо более прочный материал стального вкладыша. [c.454]

Исследования циклической прочности в области низких температур свидетельствуют о том, что для всех металлов с понижением температуры предел выносливости увеличивается. Наиболее существенен рост сопротивления усталости у углеродистых сталей причем при наличии концентратора напряжения предел выносливости повышается меньше, чем у гладкого элемента. [c.292]

Поскольку, как уже отмечалось, развитие усталостных трещин и выносливость материалов существенно зависят от условий испытаний, для оценки несущей способности реальных изделий при испытаниях стараются максимально отразить эксплуатационные факторы. Связь пороговых коэффициентов интенсивности напряжений и пределов выносливости исследовали на примере материалов, применяемых для изготовления компрессорных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Компрессорные лопатки в эксплуатации подвержены воздействию высокочастотных вибраций при сравнительно низких амплитудах напряжений и ввиду отсутствия временных эффектов (например, ползучести) представляют собой идеальный объект для применения линейной механики разрушения. Присутствие коррозионной среды — морской воды при работе компрессорных лопаток судовых ГТД является основанием для коррозионно-усталостных эффектов. При оценке эксплуатационной пригодности материалов для турбинных лопаток необходимо рассмотреть влияние высоких температур. Учитывая, что лопатки работают в поле центробежных сил, порождающих асимметрию нагружения., необходимо исследовать его влияние. [c.89]

При изменении частоты с 1800 до 10000 цикл/мин при испытании с принудительным охлаждением образцов титана увеличение частоты прнводило к повышению предела выносливости. При испытаниях без охлаждения увеличение частоты приводило к снижению усталостной прочности. Последнее связывают [24] со значительным повышением температуры образцов в процессе испытания с увеличением ча. тоты (титан имеет низкую теплопроводность). [c.113]

Установлено, что повышение температуры аустенизации стали 11Х12Н2МВФБА перед закалкой с 1020 до 1130 С существенно влияет на величину предела выносливости образцов. Более низкая температура закалки (1020°С) обусловливает более резкое снижение предела выносливости с повышением температуры отпуска (с 660,до 545 МПа), чем сталь, закаленная с 1130°С (с 620 до 580 МПа). Сталь, закаленная с 1020 или 1130°С и отпущенная при 600°С, состоит из мартенсита и мелкодисперсных легированных карбидов, причем в стали, закаленной с 1130°С карбидов меньше, чем в стали, закаленной с 1020°С, так как при низшей температуре аустенизации не происходит полное растворение карбидов ниобия а аустенита. Сталь, закаленная от 1020°С, меняет характеристики прочности и пластичности более заметно с изменением температуры отпуска, чем после закалки от 1130°С, т.е. повышение температуры аустенизации обусловли вает большую стабильность свойств стали при повышенных температурах. Высокий предел выносливости стали 11Х12Н2МВФБА после закалки и отпуска при 600 °С достигается в основном за счет выделения упрочняющей метастабильной фазы (Сг, W, Мо, V )j( N) и карбонитридов ниобия Nb( N). Повышение температуры отпуска до 660 и УОО С обусловило-снижение предела выносливости в воздухе соответственно до 580 и 500 МПа вследствие выделения и коагуляции сложного карбида /№,, С . [c.59]

Например, баббиты на оловянной и свинцовой основе корро-. зионностойки, работают с низким коэффициентом трения, хорошо прирабатываются и поглощают твердые частицы, не вызывают за-диров вала, но имеют низкий предел выносливости и низкие механические свойства при рабочих температурах. [c.455]

Исследование сопротивления усталости лопаток с защитными покрытиями показали, что у деформируемых сплавов после-алитирования наблюдается значительное (до 1б>.. 35%) снижение предела выносливости при температуре 20° С. Это объясняется низкой пластичностью алюминидов при нормальной те мперату-ре. При рабочих тешературах снижение пределов выносливости составляет [c.142]

Цианирование при низких температурах позволяет выполнять закалку непосредственно из цианистой ванны. После закалки следует низкотемпературный отпуск (180—200° С). Твердость цианирован-ного слоя после термической обработки составляет HR 58—62. Цианированный слой по сравнению с цементованным обладает более высокой износостойкостью и эффективно повышает предел выносливости. Этот вид цианирования применяют для мелких деталей, например в автомобилестроении для шестерен привода масляного насоса и спидометра, пальца задней рессоры, червяка руля, валиков, гаек и т. д. [c.259]

Однако удовлетворить всем вышеперечисленным пяти группам требований ни один из этих подшипниковых сплавов не может. Например, оловянистые и свинцовооловянистые баббиты отличаются хорошими поверхностными свойствами, но имеют низкий предел выносливости и низкие механические свойства при рабочих температурах. [c.401]

Испытания, проведенные при низких температурах, показывают, что как предел прочности при статическом нагружении и предел выносливости повышаются при понижении температуры. Казо [2] приводит данные о по- [c.67]

Влияние температуры. Выше мы рассматривали испытания на предел выносливости, сделанные при комнатной температуре, Однака имеются случаи, когда материалы подвергаются действию циклических напряжений при низкой температуре, как, например, некоторые части самолетов. Наоборот, в паровых турбинах и двигателях внутреннего сгорания, материалы подвергаются действию очень, высоких темпера тур. Следовательно, испытания на выносливость при низких и высоких температурах имеют практическое значение, Сравнитёльные ис пытания на выносливость, проделанные при -f 20° С и — 40° С с [c.405]

Второе направление, обеспечивающее повышение хладностойкости деталей машин, заключается в уменьшении роли механико-геометрических факторов, способствующих появлению хладноломкости. Необходимо предельно уменьшать коэффициенты концентрации напряжений, создаваемых, например, выточками, переходами, сопряжениями и т. п. Следует полностью исключить возможность зарождения трещин при обычной или малоцикловой усталости, так как такие трещины, накопленные в процессе эксплуатации ири всех климатических условиях (т. е. в периоды не очень низких температур), могут приводить к резкому увеличению склонности изделий к хрупкому разрушению. Поэтому для машин, предназначенных для эксплуатации ири низких температурах, следует рекомендовать применение в расчетах на предел выносливости повышенных коэффициентов запаса. Опасными могут оказаться различные незакрытые пазы, щели, другие места, в которых может задерживаться и накапливаться влага в виде льда. При замерзании влаги такие места могут быть источниками дополнительных напряжений. [c.237]

Электрошлаковый переплав стали 15Х16Н2М вследствие уменьшения ее электрохимической неоднородности способствует повышению условного предела коррозионной выносливости, причем при более низком от-отпуске закаленной стали (570°С) эффективность электрошлакового переплава более заметная, чем для сталей, подвфженных отпуску при повышенной температуре (660°С). [c.60]

МПа превышает предел выносливости) вследствие больших потерь на внутреннее трение образцы разогреваются и теряют устойчивость. Жидкая коррозионная среда при уровнях напряжений выше предела выносливости охлаждает образец и увеличивает его долговечность. Периодическое смачивание 3 %-ным раствором Na I нагретой до 230—250°С стали при низких амплитудах циклических нагрузок также резко снижает ее сопротивление усталостному разрушению. Условный предел выносливости снижается с 185 до 145 МПа. При уровнях циклических напряжений выше предела выносливости электрохимическое воздействие коррозионной среды не успевает существенно проявиться ввиду сравнительно небольшого времени до разрушения, в то время как из-за охлаждающего эффекта ограниченная долговечность стали увеличивается. Аналогичные результаты получены и другими авторами. Следует отметить, что такое заключение не является универсальным для разных металлов. Оно справедливо для тех металлов и сплавов, для которых повышение температуры образца (от комнатной и выше), например, в результате циклического деформирования/сопровождается монотонным снижением сопротивления усталости. К таким материалам относятся, в частности, хромоникелевые стали. [c.63]

На выносливость сталей заметное влияние оказывает финишная опера-О) ция — шлифование, т.е. важное значение имеет, какими кругами его про- водили. У закаленной стали ШХ15 условный предел коррозионной выносливости в 3 %-ном растворе Na I при базе 5 10 цикл после шлифования алмазным, боразонным и электрокорундовым кругами составляет соответственно 65 25 и 17 МПа [39]. У закаленной стали 40Х наблюдается такая же закономерность, однако различие в величине условного предела коррозионной выносливости значительно меньше. При злектро-корундовом шлифовании происходит отпуск закаленных сталей на глубину 110—150 мкм, микротвердость поверхностных слоев уменьшается на 15—20 % и возникают растягивающие остаточные напряжения 370— 570 МПа. При алмазном шлифовании, благодаря лучшим режущим свойствам алмазов, температура и давление в зоне контакта круга и изделия меньше, чем при электрокорундовом, поэтому в поверхностных слоях закаленных сталей обнаружено некоторое повышение микротвердости и наличие остаточных сжимающих напряжений до 900—1200 МПа [39]. Остается, однако, непонятным, почему при столь значительных сжимающих напряжениях, возникающих в поверхностных слоях образцов в результате алмазного шлифования и низкой шероховатости поверхности, предел выносливости увеличился несущественно, а в коррозионной среде на 10-50 МПа. [c.167]

Существенное значение для выбора режима термообработки сплавов с а + р-структурой имеет знание диапазонов превращения фаз при нагреве и охлаждении. На относительное количество, состав и устойчивость р-фазы в значительной мере влияют температура выдержки, способ или скорость охлаждения и последующий отпуск (старение). Во всех случаях нагрев титановых сплавов до температуры существования р-фазы не дает улучшения их усталостной прочности, а, наоборот, унижает ее. Нагрев до темпе-ператур в зоне а + р-фаз (ниже температуры а + р -> Р) с охлаждением после этого с печью (отжиг в обычном понимании) дает для а + р-сплавов с пределом прочности при растяжении --90— 100 кгс/мм сравнительно низкие значения предела выносливости, а именно от —39,0 до —48 кгс/мм , т. е. по нижней части разброса данных (см. рис, 64). Нагрев до этих же температур (зона а -f + Р) с ускоренным охлаждением приводит у сплавов с прочностью 94—118 кгс/мм к значениям предела выносливости (знакопеременный изгиб) 54—61 кгс/мм , что уже лежит в верхней зоне рассеивания. Нагрев до температур в зоне а + р с ускоренным охлаждением и с последующим отпуском приводит у сплавов со структурой а к пределу прочности 114—142 кгс/мм и пределу усталости 54—69 кгс/мм [117]. Данную термообработку можно рекомендовать только для заготовок сплавов, имеющих достаточно мелкозернистую структуру или структуру корзинчатого плетения, испытываемых при многоцикловых нагружениях. При малоцикловой усталости с перегрузками дополнительный йтпуск может оказать отрицательное влияние на работоспособность металла. [c.148]

Данные испытаний на усталость сплавов [535—537 и др.] и элементов конструкций [538] указывают на наличие корреляции между долговечностью и технологической наследственностью. Нами проведен анализ влияния различных видов технологических обработок на сопротивление усталости алюминиевого сплава АВТ-1. После обработки полуфабриката фрезерованием и последующей термообработки (искусственное старение при 200° С в течение 2 ч) предел выносливости снижается до 90%, а долговечность — в 3 раза. Виброупрочнение дробью, как и предполагалось, сопровождается увеличением усталостной долговечности, особенно значительным при низких амплитудах напряжений. Аналогичный эффект наблюдается и при виброударном упрочнении [535]. Термообработка после виброударного упрочнения (нагрев до 200° С, выдержка 2 ч) хотя и вызьшает снижение технологических остаточных напряжений в 2 раза, но практически полностью снимает эффект упрочнения [535]. Локальные технологические нагревы при диаметре пятна меньше 10 мм при 200°С в течение 10, 30, 60, 80 мин не оказывают влияния на статическую прочность. Увеличение температуры нагрева до 480°С с выдержкой 15 мин приводит к изменению микроструктуры в поверхностном слое, сопровождаемому снижением Од до 50% и относительного удлинения е на 20%. [c.335]

Коррозионная среда. Наличие коррозионных сред (пресная, морская вода и др.) вызывает резкое падение циклической прочности металлов. При этом следует отметить особенно, во-первых, понижение частоты нагружения (значительное снижение предела выносливости с увеличением времени воздействия среды при заданном числе ииклов нагружения) и, во-вторых, воздействие высокой температуры (разрушение может иметь место и при весьма низких напряжениях, если число циклов нахружения будет достаточно велико). [c.293]

Таким образом, показано, что полученная и процессе деформации полуфабрикатов структура определяет показатели механических свойств. I тип структуры обеспечивает высокие значения выносливости, пластичности и термической стабильности при рабочих температурах всех a-f-p-сплавов. У сплавов со структурой II типа наиболее высокие показатели длительной прочности и пределов ползучести при хорошем сочетании пластичности, выносливости и термической стабильности. Грубоигольчатая структура III типа сопровождается более низкими пластическими свойствами, особенно после упрочняющей термической обработки. [c.266]

В монографии изложен комплекс вопросов, связанных с зарождением и развитием усталостных трещин и влиянием на эти процессы таких факторов, как высокие и низкие температуры, частота, осимметрия и нестационарность нагружения, размеры образцов, состояние поверхностного слоя, присутствие коррозионной среды. Сформулированы критерии зарождения усталостных трещин, условия их распространения и перехода от усталостного к хрупкому разрушению. Обоснована взаимосвязь пределов выносливости и критериев механики разрушения. Рассмотрены примеры использования полученных результатов при решении практических задач. [c.2]

Гудвин и Герман [101 показали, что для исключения расплющивания и коалесценции отдельных бериллиевых проволок совместно свитые проволоки из титанового сплава и бериллия можно подвергать горячему прессованию между разделительными фольгами из титанового сплава. Выбранная температура горячего прессования была самой низкой из возможных для достижения соединения, одпако она находилась в области, где бериллий быстро терял свою прочность. Например, бериллиевая проволока с прочностью при комнатной температуре 153 ООО фунт/кв. дюйм (107,6 кгс/мм ) разупрочняется до 121 ООО фунт/кв. дюйм (85,1 кгс/мм2) при 1250° F (673° С) и до 98 ООО фунт/кв. дюйм (68,9 itr /MM ) при 1325° F (718 С). Композиционные материалы с 33.об. % бериллия имели прочность в продольном направлении 147 ООО фунт/кв. дюйм (103,3 кгс/мм ) после прессования при 1350° F (732° С). Прочность в поперечном направлении была равна 84 ООО фунт/кв. дюйм (59 кгс/мм ), а модули упругости в обоих направлениях 24-10 фукт/кв.дюйм (16 874 кгс/мм ). Эти результаты находятся в превосходном согласии с теоретическими предсказаниями. Впоследствии усовершенствованная технология поверхностей очистки позволила осуществлять соединение горячим прессованием при 1275—1325° F (688—718° G) с дальнейшим улучшением свойств материала. Усталостные испытания показали, что предел выносливости определяется напряжениями матрицы у поверхности и что он одинаков для всех ориентаций. [c.324]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...