Сталь при повторных нагрузках

Б а т ь А. А. К вопросу о причинах повышенной чувствительности стали НЛ-2 к концентрации напряжений при повторных нагрузках. Автоматическая сварка , 1957, № 6. [c.301]

Присутствие в стали MnS вместо FeS все-таки нежелательно, так как вытянутые, а иногда и точечные включения ослабляют материал работающей детали и создают условия для концентрации напряжений. Очень часто эти включения при повторно-переменных нагрузках являются очагами разрушения от усталости. Наличие серы в стали, кроме того, понижает динамическую прочность, сопротивление износу и коррозионную стойкость. [c.44]

Влияние температуры. С увеличением температуры предел выносливости уменьшается. Это важно учитывать при расчете деталей, работающих при повторно-переменных нагрузках в условиях высоких температур (лопатки паровых и газовых турбин, клапаны двигателей внутреннего сгорания и т. д.). Так, например, для стали ЗОХМ увеличение температуры от 20° до 400—500° снижает предел выносливости на 22%. [c.203]

Результаты исследований показали, что пластическая деформация связана с интенсивным движением и увеличением числа дислокаций. Вместе с этим в объеме материала возникают микро- и макротрещины. Если трещина останавливается у какого-либо препятствия, то происходит накопление энергии. Это приводит к образованию упругих волн взрывного типа. Тогда трещина преодолевает препятствие и приходит в движение. В этом случае возникают затухающие упругие сферические волны. Изучали деформирование образца из стали на гидропрессе при давлении до 40 кПа. Образцы (целые стержни и с надрезом) испытывали на растяжение и изгиб. Образцы нагружали, затем снимали нагрузку и снова нагружали до более высоких пределов. При повторном нагружении импульсы АЭ появлялись только после приложения нагрузок, больших, чем в предыдуш,ем цикле. Результаты исследований приведены на рис. 9.32. Значение N становится максимальным при достижении предела текучести. Затем материал начинает ползти , его сопротивление деформации снижается и, естественно, скорость счета убывает. Несколько отличными оказались результаты испытания надрезанных образцов. В этом случае напряжение концентрировалось около надреза и ослабления АЭ не наблюдалось вплоть до разрыва образца. [c.450]

Описанный метод был применен для изучения изнашивания в отсутствие смазки бронзы [16], сталей и для оценки влияния на износ стали температуры и влажности воздуха. Вращающийся чугунный диск вытирал лунку на плоской поверхности образца из бронзы. Нагрузку изменяли согласно уравнению (21), вследствие чего давление на поверхности оставалось постоянным. Предполагалось определить по величине износа образца при повторных испытаниях по одному и тому же диску, какая подготовка поверхности обеспечивает сохранение его исходной шероховатости. [c.16]

Следовательно, так как у сплава на основе титана и стали 30 очень сильно проявляется эффект Баушингера, разупрочняющее влияние которого не исчезает при повторном циклическом деформировании, первые циклы знакопеременной нагрузки вызовут большое снижение предела упругости, что приведет к увеличению прогиба образца. [c.39]

Примерно в то же самое время ряд других инженеров обратился к исследованиям усталости при повторных пульсирующих нагрузках. Одновременно с быстрым развитием сети железных дорог кирпичные и каменные мосты стали заменять стальными сварными конструкциями. При этом возникли вопросы о возможности использования стальных мостов на железных дорогах. Были проведены натурные испытания клепаных балок. Некоторые балки длиной 22 фута (670 см) и высотой 16 дюймов (41 см) испытывались на миллионы циклов. К 1900 г. по результатам исследований усталости было опубликовано более 80 статей, в которых сообщалось о разрушениях вследствие усталости не только осей железнодорожных вагонов и мостовых конструкций, но и цепей, коленчатых валов, валов гребных винтов и проволочных канатов [c.169]

Для определения влияния длительной выдержки в коррозионной среде на пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений эксперимент ставили следующим образом. На вибростенде выращивали трещину определенной длины в присутствии раствора морской соли, постепенно снижая нагрузку до получения порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений при R = —1. Затем образец нагружали статической нагрузкой, равной A/ h в растворе морской соли, и выдерживали в течение 720 ч. После этого образец испытывали на вибростенде при значении коэффициента интенсивности напряжений, равном пороговому в течение Коциклов. Таким образом были испытаны по три образца из каждой стали, и во всех случаях трещина при повторном циклическом нагружении не подрастала. [c.181]

При одновременном воздействии водорода, проникающего в металл из водородсодержащей среды, и повторно-переменных циклических нагрузок сталь подвергается циклической водородной усталости. Циклическая водородная усталость (как и статическая) имеет много общего с коррозионной усталостью при циклических нагрузках оба эти вида усталости часто трудно различимы, иногда водородная усталость сопутствует коррозионной усталости. [c.157]

Среди общей коррозии более неприятными являются ее виды, имеющие сосредоточенный характер. Местная межкристаллитная коррозия, возникающая преимущественно в сварных соединениях хромистых и хромоникелевых сталей и алюминиевых сплавах, резко снижает несущую способность конструкций и более опасна, чем общая, поскольку ее трудне прогнозировать. Но наибольшую опасность представляют разрушения, которые могут возникнуть вследствие коррозионной усталости. Этот вид разрушений вызывает совместное воздействие коррозионной среды и напряжений при статических нагрузках (коррозионное растрескивание), а также при повторно- [c.168]

Существуют специальные маш ины для испытания на усталость не только при повторно-переменном изгибе, но и при повторном растяжении и сжатии, при кручении, при повторной ударной нагрузке и т. д. Предел выносливости отдельных сортов сталей удается определить испытанием, охватывающим до 5—10 млн. циклов для испытания цветных й легких сплавов приходится осуществить 20—100 млн. циклов или даже миллиард последовательных нагрузок (например, для дюралюминия). Полезно вспомнить, что пропеллер самолета, ротор турбины и многие другие части машин в течение срока своей службы делают до миллиарда оборотов. [c.98]

Испытания на усталость позволяют определить предел выносливости, т. е. наибольшее повторно-переменное напряжение, которое материал выдерживает без разрушения в течение заданного числа циклов (база испытаний). Этот вид испытаний может производиться при изгибе, растяжении-сжатии, кручении, нормальных, повышенных и пониженных температурах, а также в агрессивных средах. Наиболее распространены испытания при изгибающей нагрузке. Соотношение между пределом выносливости при симметричном цикле и пределом прочности для углеродистой стали имеет вид [c.79]

В современных же агрегатах значительная часть деталей подвергается длительным статическим нагрузкам при повышенных температурах или повторным нагрузкам (в том числе и знакопеременным) при нормальных и повышенных температурах или же работает в условиях воздействия на них агрессивных сред, резких тепловых ударов или радиоактивного излучения. Для изготовления таких деталей требуются высокопрочные, жаропрочные, кислотоупорные металлические и неметаллические материалы стали, сплавы, пластические массы, обладающие повышенными специальными свойствами (пределом прочности, длительной прочностью, пределом ползучести, пределом выносливости, сопротивлением термической усталости, коррозионной стойкостью и Т.Д.). [c.245]

При повторном нагружении материал образца остается упругим до нагрузки, с которой было произведено разгружение, т. е. материал стал более жестким, предел упругости (см. ниже) его повысился. Это явление (повышение предела упругости материала вследствие предварительных пластических деформаций) называется наклепом. [c.51]

Методы испытаний и расчета прочности деталей при циклических повторных нагрузках, а также фактические данные о пределе выносливости для различных углеродистых (табл. 2) и легированных конструкционных сталей освещены в специальной литературе [1, 11, 16, 17, 18, 19]. [c.71]

Сварные соединения низкоуглеродистых сталей, не проявляющие чувствительности к непровару при сварке на проход при статических нагрузках, при секционной сварке могут существенно снижать статическую прочность при низких температурах испытания (—60—70 °С). Повторный нагрев, вызванный секционной сваркой, создает в зонах непровара местную термопластическую деформацию и старение металла. В зонах непровара снижается запас пластичности, происходит охрупчивание и, как следствие, резкое снижение прочности. [c.157]

Циклическая вязкость - это способность материалов поглощать энергию при повторно-переменных нагрузках. Материалы с высокой циклической вязкостью быстро гасят вибрации, которые часто являются причиной преждевременного разрушения. Например, чугун, имеющий высокую циклическую вязкость, в некоторых случаях (для станин и других корпусных деталей) является более ценным материалом, чем углеродистая сталь. [c.18]

Поверхностный наклеп является эффективным средством новыгаения прочности и долговечности сварных соединений низколегированных п вы oкoнpoчнFJx сталей при повторных статических и вибрационных нагрузках. Наклеп дробью и нневмомолотком не оказывает существенного влияния на предел прочности, не снижает ударную вязкость и не повышает склонности к хрупкому [c.59]

Проволока с повышенным содержанием марганца по многочисленным наблюдениям обладает лучшей вязкостью при повторных нагрузках, легче поддается протяжке, при над-лежащ ей термической обработке обусловливает образование сорбитовой структуры. Для П. обш его машиностроения в СССР применяется мартеновская сталь химич. состава 0,55—0,70% С 0,90-—1,20% Мп 0,15— 0,25% Si <0,04% Р < 0,045% S. Механич. свойства этой проволоки [c.231]

Кривая одноосного растяжения малоуглеродистой стали с разгрузкой испытуемого образца (рис. 58) показывает, что остаюч-деформация измеряется отрезком ОО. Пластическая деформация начинает проявляться на участке АВ и происходит без увеличения нагрузки. На участке ВС происходит упрочнение материала, поэтому угол наклона касательной к кривой ВС и к оси абсцисс tg р называют модулем упрочнения. Упрочнение имеет направленный характер, т. е. материал меняет свои механические свойства и приобретает деформационную анизотропию, при этом пластическая деформация растяжения ухудшает сопротивляемость металла при последующем его сжатии (эффект Ба-ушингера). Как видно из приведенной кривой, растяжение малоуглеродистой стали при пластических деформациях нагруженного и разгруженного образца значения деформаций для одного и того же напряжения . в его сечении не является однозначным. Методы теории пластичности, наряду с изучением зависимости между компонентами напряжений и деформаций, возникающих в точках тела, определяют величины остаточных напряжений и деформаций после частичной или полной разгрузки дetaли, а также напряжения и деформации при повторных нагружениях. [c.96]

Рис. 108. Долговечность электростали (сплошные линии) и стали вакуумнодугового переплава (штриховые линии) при повторно растягивающей нагрузке (состав стали см. рис. 105). Испытания проведены на копре ДСВО-150 с частотой 10 Гц при напряжении 390 МПа. Образны цилиндрические диаметром 6 мм, длиной 30 мм, надрез круговой глубиной 0,5 мм. радиус 0,1 мм, угол 60°, закаленные с 900° С в масле и отпущенные при 150—650° С в течение 2 ч с последующим охлаждением в масле [98]

Влияжю обработки поверхности на долговечность высокопрочной стали марки ЭИ643 при повторных статических нагрузках =136 кГ/мм ) [c.203]

Положительное влияние последующего за цементацией поверхностного наклепа было отмечено также при повторных ударных воздействиях на цементованные детали. При ударной изгибающей нагрузке испытывали образцы, вырезанные из цементованных шестерен стали 18ХГТ. При этом установлено, что применение после цементации дробеструйного наклепа повысило условный предел выносливости на 20%. В работе [8] круглые образцы из стали 18ХГТ с круговой выточкой (радиус 2 мм) испытывают изгибом при повторных ударах от падающего груза (5 кГ, высота 30 мм) с поворотом образца на 180° после каждого удара. Результаты испытаний показывают (рис. И), что увеличение глубины цементованного слоя неблагоприятно сказывается на сопротивлении деталей разрущению при переменных ударных нагрузках. Положительный 262 [c.262]

Рис. И. Влияние глубины цементации на долговечность цилиндрических надрезанных образцов стали 18ХГТ при повторных ударных нагрузках

Для исследования прочности приварки облицовки при действии повторной нагрузки на отрыв были сконструированы специальные образцы, которые представляют собой плиту из стали 20ГСЛ, с цилиндрическим каналом диаметром 6 мм, переходящим в цилиндр с резьбой для присоединения штуцера гидравлической системы. Над каналом к плите приварена пластина из стали 1Х18Н9Т размером 50 х 50 X 3 мм. Через канал в плите под облицовку подается гидравлическим способом пульсирующее давление, создающее в облицовке и сварных швах повторное нагружение. Испытания проводились на гидравлическом стенде, где обеспечивалось нагружение гидростатическим и пульсирующим внутренним давлением р у. =300-5-320 тс/см ). Частота пульсаций может доходить до 20 цикл/мин [14]. [c.32]

Разрушение от усталости. Если образец, изготовленный из стали 35ХГСА, подвергнуть циклическому сжатию и растяжению, то он разрушится при напряжении, значительно меньшем, чем предел прочности. Так, образец из стали 35ХГСА после определенного числа циклов повторных нагрузок разрушится при напряжении 50—65 кПмм , а не 165 кГ/млё, как это происходит при статической нагрузке. [c.101]

Долговечность резьбовых соединений при повторных ударных нагрузках исследована Ю. А. Кувшиновым. Испытанию подвергали соединения шпилек из стали 38ХА (а — 1150 МПа) и сплава [c.234]

Решающим экспериментом Баушингера являлся опыт № 1765, он и был датирован 6 марта 1877 г. Баушингер описал серию опытов, которые, по его словам, были задуманы для изучения недавно обнаруженного влияния на значение предела упругости продолжительности отрезка времени между разгрузкой и повторным нагружением или продолжительности сохранения неизменным уров-ня напряжения. Однако опыты, в которых это явление было обнаружено, имели № 1731 и 1739 он выполнил их на месяц раньше — 16, 17 и 20 февраля 1877 г. и зафиксировал такое же, по-видимому тогда не замеченное, поведение бессемеровской стали. Табл. 122 показывает измеренные значения нагрузки, удлинения и продолжительности воздействия нагрузки данного уровня, включая восемнадцатичасовой перерыв в воздействии нагрузки для одного из образцов из бессемеровской стали. На мой взгляд, вряд ли можно сомневаться в том, что Баушингер считал наиболее существенным наблюдением в его экспериментах влияние продолжительности воздействия нагрузки на предел упругости предварительно нагруженного стержня, т. е. деформационное старение. Его оценка находится в резком контрасте с распространенным суждением о том, что первостепенную важность имело снижение предела упругости при повторном нагружении, когда напряжение меняло свой знак по сравнению с напряжением при первом нагружении именно это, как отмечалось, является тем, что стало именоваться эффектом Баушингера . [c.56]

Обширная исследовательская работа была проведена по изучению режима металлов, подвергающихся действию повторной (усталостной) нагрузки и находящихся при этом в корродирующей среде. Хэйг ) заметил некоторое снижение предела выносливости в образпах латуни, испытанных под знакопеременной нагрузкой в условиях воздействия на них соленой воды, аммиака или соляной кислоты. Он указал при этом, что разрушительное действие аммиака на латунь проявляется лишь при условии одновременного воздействия обоих факторов корродирующего вещества и знакопеременной нагрузки. Дальнейшие успехи в изучении коррозионной усталости были достигнуты Мак-Адамом ), исследовавшим комбинированный эффект коррозии и усталости на различных металлах и их сплавах. Эти испытания обнаружили, что в большинстве случаев сильная коррозия металла до испытания его на усталость оказывает значительно менее вредное воздействие, чем легкая коррозия, происходящая одновременно с испытанием. При этом выяснилось также, что если средой для образца является воздух, то предел выносливости стали возрастает приблизительно пропорционально временному сопротивлению при статической нагрузке при проведении же этих испытаний в пресной воде результаты получаются совершенно иными. Было установлено, что предел коррозионной усталости стали с содержанием углерода свыше 0,25% не может быть повышен. Он может быть понижен термической обработкой. Опыты, проведенные в вакууме, показали ), что предел выносливости стали получается при этом таким же, как и при испытаниях на воздухе, между тем как в образцах из меди и латуни этот предел повышается соответственно не менее чем на 14 и 16%. Все эти результаты представляют большую практическую важность, поскольку многочисленные в эксплуатационных условиях аварии приходится часто относить на счет именно коррозионной усталости ). [c.455]

Еще в 1910 г, Л. Бэрстоу, исследуя закономерности усталостного разрушения углеродистой конструкционной стали с использованием записи петли механического гистерезиса, обнаружил, что удлинение образцов при повторном нагружении происходило даже в том случае, когда максимальная циклическая нагрузка была меньше статического предела текучести (сталь имела физический предел текучести). Иными словами при напряжениях несколько меньших статического предела текучести в условиях усталости продвигается фронт Людерса-Чернова [32,33]. Стадия циклической текучести наблюдается у металлических материалов, имеющих физический предел текучести, и связана с прохождением фронта Людерса-Чернова в условиях циклического деформирования [10]. После достижения определенного числа циклов (соответствующих окончанию стадии циклической микротекучести) наблюдается начало раскрытия петли гистерезиса и снижение действующего напряжения (при испытаниях с общей постоянной деформации за цикл) у образцов из отожженно- [c.68]

НОГО разрушения штока, напоминающую обычный излом, как при разрушении образцов с острым надрезом, и зону, образовавшуюся постепенно (в период развития трещины усталости) под воздействием повторной нагрузки. Поверхность излома в этой зоне гладкая, как бы притертая, а наличие в ней концентрических линий наподобие годичных колец дерева указывает на постепенное разрушение металла от усталости при работе штока. Помимо усталости при изгибе, явление усталости может быть при кручении и растяжении — сжатии. Для сталей между пределами выносливости при изгибе (ст—1 ), кручении (т-1)и растяжении — сжатии (а 1)р для симметричных циклов существуют (для гладких образцов) следующие приближенные соотношения (3-1) . = = 0,85 (т 1 и т-1 =0,55 а 1. Для чугуна эти соотношения дают большие отклонения. [c.174]

Уг = —, 1200 кгс/см , т. е. также сжимающие. При отложении нагара толщиной 1,5—2 мм температура головки повышается до 600° С, а величина термических радиальных напряжений в кармане до Ог = — 3800 кгс/см. При температуре наружных поверхностей головки 600° С температура в ее кармане будет около 500° С, а предел текучести стали 2X13 составляет 3600 кгс/см, т. е. ниже суммарных рабочих напряжений. Под действием таких сжимающих напряжений в кармане головки происходят пластические деформации. На номинальном режиме работы дизеля в условиях повышения температуры края головки до 500—600° С напряжения в поршне уменьшаются от точки 2 до точки 3, т. е. происходит релаксация их. После перехода на холостой ход (или остановки дизеля) под воздействием окружающих участков головки в кармане , как в зоне с пластическими деформациями, возникают внутренние (остаточные) напряжения, но с обратным знаком — растяжение (точка 4). При следующем выходе на номинальный режим (точки 4 и 5) происходят повторно пластические деформации и релаксация напряжений (точки 5 и 6), а при сбросе нагрузки — возрастание уровня остаточных напряжений (точка 7). Таким образом в поршне происходит накопление остаточных напряжений. В кармане головки напряжения изменяются от сжатия (при нагружении дизеля) на растяжение при снятии нагрузки или остановке двигателя. Совместное действие термических, остаточных и знакопеременных напряжений от сил давления газов вызывает образование сетки мелких трещин (см. рис. 18, д), из которой выделяется одна, которая в процессе развития может стать сквозной. На масле М14В уровень остаточных напряжений достиг = + 4000 кгс/см (см. табл. 25). [c.170]

Влияние непровара на уменьшенЦе усталостной прочности сварных соединений зависит от рода материала [70]. Особенно чувствительны к непроварам сварные соединения из аустенитных сталей типа 1Х18Н9Т (кривые 3 и 4, фиг. 132), их пределы выносливости при 10%-ном непроваре снижались более чем в 2,75 раза по сравнению с хорошо проваренными швами, в то время как в стали марки ЗОХГСНА и в соединениях из дюралюминия марки Д16 при аналогичных условиях пределы выносливости уменьшались в 1,6—1,8 раза. Влияние непровара крайне отрицательно отражается не только на величине предела выносливости сварных соединений при числе циклов нагружения 10 , но и при действии повторных низкочастотных нагружений при числе циклов, равном нескольким десяткам тысяч. На фиг. 133 приведены отношения пределов прочности при повторных статических нагрузках соединений с непроварами к их значениям при полном проваре. В рассматриваемых случаях наиболее чувствительными к непроварам были также соединения из аустенитных сталей. [c.238]

Анализ результатов испытаний (рис. 25—28) показывает, что наиболее круто падают кривые предела статической выносливости сварных швов из стали 12Х18Н9Т. Это свидетельствует о большой чувствительности аустенитных швов к дефектам не только при усталостных, но и при повторных статических нагрузках. Можно констатировать, что предел статической выносливости сварных образцов из сталей ЗОХГСНА, 12Х18Н9Т и дюралюминия Д16Т нелинейно падает с увеличением глубины непровара, причем интенсивность падения, как и при испытании на усталость, достигает наибольшего значения при малых непроварах и уменьшается с увеличением глубины непровара. [c.50]

Рентгенографические исследования структурных изменений в отдельных кристаллитах железа, никеля, их сплавов и некоторых других конструкционных сталей и сплавов показали, что уже однопроцентная деформация осуществляется путем внутризеренных сдвигов. Увеличение относительной скорости деформации на несколько порядков сопровождается уменьшением однородности деформации разных зерен, а также возникновением однородных упругих, термически весьма устойчивых микронапряжений в отдельных кристаллитах [22]. Неоднородность деформации зерен ведет к перераспределению напряжений на границах зерен и разрушению межзеренных границ, а следовательно, и к образованию микротрещпн. При повторных и циклических нагрузках появляются трещины, носящие усталостный характер. Следует заметить, что хотя выяснением механизма трещинообразования исследователи занимаются уже более 50 лет, две основные задачи до сего времени остаются еще 74 [c.74]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...