Металлы Предел ползучести

Сопротивление усталости сталей при повышенных температурах находится в наиболее тесной связи с временным сопротивлением разрыву при соответствующей температуре (как это имеет место и при температуре 20° С). Отношение предела выносливости к временному сопротивлению разрыву при различных температурах находится в пределах 0,45—0,60. При повышенных температурах длительное действие статических нагрузок вызывает ползучесть металла. Предел ползучести с повышением температуры быстро падает, и опасные для деталей деформации или разрушения могут происходить при напряжениях значительно ниже пределов выносливости. Как правило, стали и сплавы, хорошо сопротивляющиеся ползучести, хорошо сопротивляются и усталости. [c.30]

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]

У легкоплавких металлов явление ползучести наблюдается при нормальных температурах, так как температура рекристаллизации у этих металлов (свинец, олово и др.) лежит ниже нуля. Далее, если при какой-то температуре, лежащей выше температуры рекристаллизации, напряжение, вызываемое нагрузкой, лежит ниже предела упругости металла при данной температуре, то это напряжение вызовет только упругие деформации и процесс ползучести не происходит. [c.107]

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]

II группа — элементы, работающие при температуре 450— 565 °С, для которых расчетными характеристиками являются длительная прочность и предел ползучести, износ металла из-за окалинообразования, изменения механических свойств за счет структурных и фазовых превращений [c.174]

Отношение предела ползучести к удельному весу материала иногда называют удельной жаропрочностью (удельным пределом ползучести). В табл. 4.9 приведены значения предела ползучести (при 1000 °С за 24 часа на 1%) и удельной жаропрочности для ряда чистых металлов эти характеристики очень важны для оценки материалов, используемых в ракетах и сверхзвуковых самолетах. [c.303]

Численные значения длительной прочности легированной стали и цветных металлов обычно не совпадают с их пределами ползучести, определёнными для соответствующего промежутка времени. Однако испытания на длительную прочность позволяют определять остаточное удлинение и поперечное сужение при разрыве, являющиеся показателями пласти-б [c.58]

Завод-изготовитель гарантирует определенный уровень длительной прочности металла труб. Однако испытания на длительную прочность на заводе-изготовителе не производятся. Гарантированный уровень жаропрочности должен обеспечиваться стабильностью металлургического процесса изготовления труб и точностью режима термической обработки. Гарантии по пределу ползучести в МРТУ 14-4-21-67 не предусмотрены. [c.138]

Для диафрагм, работающих в зоне ползучести металла (более 450°С), при выборе напряжений необходимо исходить из предела ползучести и длительной прочности. Можно рекомендовать применять напряжения не выше 75—80% от предела ползучести при данной температуре при соблюдении запаса прочности, примерно равного 2 от предела длительной прочности. При этом обязательным является проверка остаточных деформаций диафрагмы через 100 000 час. [c.74]

Поковки для больших высокотемпературных роторов должны обладать максимально высоким пределом ползучести, сочетающимся с высокой пластичностью. Эти свойства достигаются контролируемыми выделениями карбида ванадия в бейнитной структуре 1 % Сг, Мо, V стали (3]. В некоторых случаях из-за сложности термообработки свойства металла на поверхности и в сердце-вине оказываются различными. Ползучесть типичной роторной стали за 10 ч при 500° С при напряжении 46 МН/м деформация 0,10%, а при напряжении 108 МН/м деформация 1%. Сопротивление усталости этого материала в зависимости от продолжительности испытаний показано на рис. 15.6 [2]. [c.212]

Расчет деталей, работающих при высоких температурах, производят, исходя из величины длительной прочности и предела ползучести металла. [c.44]

Физическая природа предела ползучести и предела длительной прочности неодинакова. Предел ползучести характеризует сопротивление металла малой пластической деформации при повышенной температуре, а предел длительной прочности — сопротивление металла разрушению в условиях ползучести. Тем не менее в зависимости от обстоятельств каждая из этих характеристик может фигурировать в расчетах на прочность в условиях ползучести, тем более, что для каждого материала между этими характеристиками имеется определенная взаимосвязь. [c.168]

Оценка прочности основных деталей паровых турбин не ограничивается сопоставлением истинных напряжений с пределом ползучести. При малых величинах суммарной деформации за период испытаний последние не дают представления о предельной способности металла к пластической деформации при ползучести. Последнее обстоятельство очень важно, так как эта деформация для большинства сталей очень ограничена [54, 64, 105, 117]. Вследствие этой и других причин обязательно проводят испытания на длительный разрыв, когда образцы доводят до третьей фазы ползучести. За основной критерий длительной прочности данной стали или сплава, при данной (постоянной) температуре, принимают предел длительной прочности напряжение, вызывающее разрушение по истечении заданного срока. Для деталей паровых турбин, как правило, предел длительной прочности определяется для 100 ООО ч работы. [c.18]

При назначении запаса прочности по пределу ползучести необходимо предварительно установить, допускает ли данный металл деформацию при рабочей температуре больше 1% за 100 000 ч. Если нет, то применять данную сталь нельзя [127]. [c.31]

В технических условиях на приемку поковок и штамповок приводятся требования к методу изготовления деталей зачастую в них указывается способ выплавки металла. Оговариваются химический состав, механические характеристики, методы контрольных испытаний по неразрушающей дефектоскопии. Длительные прочностные характеристики (предел длительной прочности, предел ползучести и предел усталости), как правило, не включаются в технические условия. [c.427]

Основные детали стационарных паровых турбин весьма длительное время (в расчетах принимают 100 000 ч) работают при высоких температурах. Критериями прочности металла в этом случае являются длительные прочностные характеристики (предел длительной прочности и предел ползучести). Однако величины предела текучести и предела прочности (временного сопротивления) при рабочей температуре имеют весьма существенное значение. [c.436]

Жаропрочность — способность материала выдерживать механические нагрузки без существенной деформации и разрушения при повышенных температурах. Жаропрочность определяется комплексом свойств, включающих сопротивление ползучести и длительному разрушению и жаростойкость. Жаропрочность характеризуют пределом длительной прочности, пределом ползучести и временем до разрушения при заданных напряжении, температуре и рабочей атмосфере. Жаропрочность отражает свойство стали сохранять прочность, пластичность и стабильность структуры при высоких температурах в условиях ползучести металла в течение расчетного срока службы в сочетании с высокой коррозионной стойкостью (при температурах эксплуатации не выше 585 °С и умеренном коррозионном воздействии среды)н [c.279]

Основные критерии оценки жаропрочности (например, на срок 100 тыс. ч) предел длительной прочности — напряжение, при котором металл разрушается через 100 тыс. ч работы (испытания) при высокой (более 450 °С) температуре условный предел ползучести — напряжение, которое при рабочей температуре вызывает скорость ползучести металла Va = = 10- %/ч, что соответствует 1 7о-ной суммарной деформации за 100 тыс. ч (или Vu = = 10 мм/ч) стабильность структуры и кратковременных механических свойств при обычной и рабочей температуре в процессе расчетного срока эксплуатации. [c.280]

Понижение температуры окружающей среды приводит к хладноломкости болтов — хрупкому разрушению без заметной пластической деформации. Склонность металлов к хрупкому разрушению оценивают критической температурой хрупкости которая характеризуется резким снижением пластичности и работы деформации, изменением вида излома волокнистое макростроение заменяется кристаллическим. По температуре можно косвенно судить о безопасной работе резьбового соединения чем ниже критическая температура, тем безопаснее эксплуатация деталей из данного материала при низких температурах. Следует отметить, что температура хладноломкости не полностью отражает склонности к замедленному хрупкому разрушению резьбовых соединений при нормальных температурах. Например, хр болтов из стали ЗОХГСА ниже, чем болтов из мягкой отожженной стали 15. Однако последние не склонны к замедленному разрушению при нормальной температуре. При снижении температуры до / предел ползучести при этом значительно повышается.Разрушение деталей происходит после более или менее существенной пластической деформации. [c.171]

Сопротивление металла ползучести и разрушению в области высоких температур при длительном действии нагрузки называют жаропрочностью. Чаще жаропрочность характеризуется условным пределом ползучести и пределом длительной прочности. [c.300]

Механической обработкой в холодном и Горячем td-стоянии из этих металлов и сплавов могут быть получены изделия различных размеров и сложной формы. Однако прочность и формоустойчивость их при длительной работе в области сравнительно высоких температур невысоки вследствие низкого значения предела ползучести. [c.61]

За предел ползучести в теплотехнике принимают напряжение, которое вызывает остаточную деформацию в 1% за 100 000 ч эксплуатации. Существует несколько теорий, объясняющих причины ползучести металлов. Хорошее совпадение с эксперимента ми дает теория наклепа и рекристаллизации. В нагруженном поликристаллическом металле вследствие различной ориентации зерен по отношению к действующим напряжениям возникает значительная перегрузка одних зерен и недогрузка других. В пе- [c.181]

Высокая жаропрочность тугоплавких металлов при температурах, близких к 1000° С и выше, в первую очередь обусловливается высокой энергией и мощными силами их межатомных связей, а также высокой температурой их рекристаллизации, т. е. разупрочнения, в особенности высока температура рекристаллизации некоторых твердых растворов на основе тугоплавких металлов. Полигонизация дополнительно повышает температуру рекристаллизации образующиеся стенки блоков препятствуют перемещению дислокаций. Поэтому тугоплавкие металлы при испытаниях обнаруживают высокий предел ползучести, например напряжение, вызывающее 1%-ную деформацию за 24 ч при 1000° С (фиг. 243), у хрома, молибдена, ниобия, тантала и особенно у воль< рама было значительно выше, чем у титана, ванадия и циркония. [c.405]

Основные критерии оценки жаропрочности (например, на срок 100 тыс. ч) предел длительной прочности — напряжение, при котором металл разрушается через 100 тыс. ч работы (испытания) при высокой (более 450 °С) температуре условный предел ползучести — напряжение, которое при рабочей температуре вызывает скорость ползучести металла = 10 %/ч, что соответствует 1 %-ной суммарной деформации за [c.318]

Жаропрочностью называется способность материала сопротивляться пластическим деформациям и разрушению при высоких температурах. Оценивается жаропрочность испытанием материала на растяжение при высоких температурах. Так как напряжение, вызывающее разрушение металла в условиях повышенных температур, сильно зависит от продолжительности приложения нагрузки, при тестировании материала учитывается время действия нагрузки. По сопротивлению пластической деформации определяется предел ползучести, а по сопротивлению разрушения — предел длительной прочности. [c.97]

Предел ползучести Оех соответствует напряжению, при котором суммарная деформация е испытуемого образца металла достигает некоторого значения (0,1—1,0 %) за определенный промежуток времени (т == 1000—100 ООО ч) при заданной температуре t. В паро-турбиностроении наиболее употребительной величиной является предел ползучести, соответствующий деформации е = 1 % за 100 тыс. ч. Например, обозначение = 175 МПа (сталь ЭП-428) означает, что при напряжении растяжения 175 МПа и температуре 500 °С деталь за 100 тыс. ч удлинится на 1 %. [c.273]

Металл Предел усталости в кг/мм при переменном изгибе Предел ползучести в кг1мм при температуре в °С [c.313]

Деформация при иолзучести происходит неравномерно отдельные зерна деформируются больше, другие меньше в пределах одного зерна плотность плоскостей сдвига может быть различной. Наблюдается неравномерность и в макроскопических объемах. Неоднородность деформации поликристаллического металла при ползучести обусловлена неравномерностью свойств кристаллов в зависимости от направления и различиями их напряженного состояния. [c.71]

Повышение предела ползучести (крипо-устойчивости)стали достигается добавлением к ней легирующих металлов, обычно в незначительных количествах, как то Мо, W, К, Сг. Наиболее эффективно добавление Мо. [c.86]

Трещины в зоне термического влияния, хотя и не преобладают среди других дефектов, потенциально более опасны и способны вывести из строя всю установку. Они наблюдаются как в фер-ритных, так и в аустенитных сталях. Высокая температура, которая возникает в зоне термического влияния в процессе сварки, вызывает появление пересыщенного твердого раствора и приводит к увеличению предела ползучести. Избыточная фаза, выпадая при низкой температуре во время охлаждения или в период протекания ползучести, предотвращает деформацию внутри зерен. Деформация, возникающая в процессе охлаждения, внутреннее давление или напряжение облегчают диффузию и образование пустот по границам зерен. Этот тип трещинообразования был основным в аустенитных сталях типа 347, использующихся для изготовления трубопроводов (рис. 7.8), в которых фазой, вызывающей твердение, был карбид ниобия. Трещины возникали у кромки наружной поверхности корневого шва и обычно служили началом разрыва при расплавлении железо-ниобиевой эвтектики Однако в некоторых случаях такие дефекты при последующих проходах в конечном итоге заплавлялись. Склонность к образованию трещин увеличивалась при использовании высокопрочнога присадочного металла Ni rex . [c.81]

Вакансионные скопления (кластеры), которые несут ответственность за объемн ые изменения в металлах, обычно образуются в определенных кристаллографических плоскостях. Когда кристаллическая структура анизотропна или в процессе производства ей придана преимущественная ориентация, облучение может привести к преимущественному изменению одного из линейных размеров. Можно, например, предсказать, что трубы высокого давления в тяжеловодном реакторе будут удлиняться в процессе эксплуатации, а также могут значительно прогнуться из-за наличия поперечного градиента нейтронного потока. Так как это связано с низким пределом ползучести, радиационный рост такого рода довольно ограничен, что было отмечено для циркал-лоя-2. Трубы высокого давления, изготовленные из сплавов с более высоким сопротивлением ползучести, таких, как цирконий-ниобиевые сплавы, значительно увеличились в длину под облучением. [c.96]

Пределом ползучести стали при данной температуре называют напряжение, при котором непрерывно увеличивающаяся остаточная деформация, при заданном времени, достигнет назначенной величины. Очевидно, что предел ползучести — величина условная. При прочих равных условиях (температура, марка металла и суммарная остаточная деформация) он может изменяться в зависимости от принятого вре-менп. Точно так же можно варьировать величину суммарной деформации при неизменном времени. При расчете деталей паровых турбин за предел ползучести принимают напряжение, которое вызывает деформацию, равную 1% за 100 000 ч. Это соответствует скорости ползучести, равной 10 мм/(мм-ч) или, что тождественно 10 %/ч. Необходимо всегда учитывать то обстоятельство, что при длительности нагрузки в 100 000 ч разрушение хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых и аналогичных сталей наступает при относительной малой суммарной деформации ползучести, иногда составляющей всего 2—4%. Для углеродистой стали эта деформация достигает 10% [12, 47, 105]. [c.16]

Коэффициент запаса прочности зависит от многих факторов, к которым можно отнести разброс свойств данного металла по пределу текучести, пределу длительной прочности и пределу ползучести, анизотропию свойств металла детали, масштабный фактор и механические характеристики при одноосном напряженном состоянии. К этим факторам можно отнести также возможность пульсирующей нагрузки (с переменными интервалами по времени и температуре), степень корродирования (и вид его) по времени и эрозионный износ. Большое значение имеет степень ответственности детали, в частности — опасность в случае аварии для персонала станции, особые пусковые и аварийные режимы, термические напряжения, переходная температура хрупкости, состояние поверхности, уровень остаточных (в том числе в поверхностном тонком слое) напряжений, концентрация напряжений и целый ряд других важных факторов. [c.27]

Примечания I. Длительные прочностные характеристики приведены для металла, имеющего кратковременные механические характеристики при 20° С- 6 пределах, установленных техническими условиями. 2. Предел длительной прочности приведен для 100 000 ч (на гладких образцах). 3. Предел ползучести приведен для деформации, равной 1% за 100 000 ч. 4. Разница пределов текучести и твердости для гаек и шпилек устанавливается для каждого металла отдельно. 5. Свойства стали 20 и ХН35ВТ (ЭИ612) —см. табл. 5]. [c.424]

Введение в оловянно-свинцовые припои сурьмы приводит к повышению предела ползучести, снижает склонность к старению и предотвращает аллотропические превращения олова, однако большое количество сурьмы ухудшает способность припоев,смачивать поверхность паяемых металлов. При содержании цинка и алюминия свыше 0,005 % снижается растекае-мость припоя, ухудшается его взаимодействие с паяемым металлом, появляется склонность к образованию трещин при затвердевании. Широко применяются оловянно-свинцовые припои, [c.86]

Расчетное допускаемое напряжение материала трубы при рабочей температуре 0, определяют умножением номинального допустимого напряжения Одоп на поправочный коэффициент т], учитывающий особенности конструкции и эксплуатации трубопровода. Для трубопроводов и поверхностей нагрева, находящихся под внутренним давлением, г) = 1. Номинальное допускаемое напряжение принимается по наименьшей из величин, определяемых гарантированными прочностными характеристиками металла при рабочих температурах с учетом коэффициентов запаса прочности для элементов, работающих при температурах, не вызывающих ползучесть, — по временному сопротивлению и пределу текучести Для элементов, работающих в условиях ползучести, у которых расчетная температура стенки превышает 425°С для углеродистых и низколегированных марганцовистых сталей, 475 С для низколегированных жаропрочных сталей и 540°С для сталей аустенитного класса, — по временному сопротивлению, пределу текучести и пределу длительной прочности. Расчет на прочность по пределу ползучести Нормами не предусматривается, так как соблюдение необходимого запаса по длительной прочности обеспечивает прочность и по условиям ползучести. В табл. 8-6 приведены значения номинальных допускаемых напряжений для некоторых сталей. [c.148]

Термическое старение при температурах 350. .. 500 °С может привести к появлению 475°-ной хрупкости. Выдержка аустенитно-феррит-ных швов при температуре 500. .. 650 °С приводит к старению в основном за счет выпадения карбидов. Одновременно идет процесс образования ст-фазы. Легирование сталей титаном и ниобием приводит к дисперсионному упрочнению стали за счет образования их прочных карбидов. Являясь ферритизаторами, титан и ниобий, способствуя образованию в шве ферритной составляющей, увеличивают количество ст-фазы в металле. Выдержки при температуре 700. .. 850 °С значительно интенсифицируют образование а-фазы с соответствующим охрупчиванием металла при более низких температурах и снижением предела ползучести при высоких температурах. При этих температурах возрастает роль и интер-металлидного упрочнения за счет образования, в частности, интерметал-лидных фаз железа с титаном и ниобием. [c.355]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...