Процесс ползучести

Процесс ползучести исследуют на специальных установках, на которых автоматически записывается так называемая кривая ползучести, характеризующая деформацию образца во времени иод действием постоянного напряжения. Типичная кривая ползучести представлена на рис. 339. На кривой ползучести отметим несколько участков. [c.454]

Явления, происходящие в металле и связанные с процессами ползучести, можно кратко описать так. [c.454]

Наблюдаемый у многих сплавов в интервале температур 400— 500° С переход от параболического закона поглощения кислорода к линейному бывает обусловлен разрушением поверхностной окисной пленки на сплаве, которое при более высоких температурах может исчезнуть вследствие интенсивного протекания процесса ползучести. Постоянная k приведенного выше уравнения изменяется с температурой по экспоненциальному закону (242) с энергией активации Q = 40-н60 ккал/г-атом. [c.145]

При повышенных температурах даже при очень большом числе циклов кривая усталости не имеет горизонтального участка. Так, для гладких образцов даже при 100 млн. циклов горизонтальный участок не наблюдается. Влияние концентрации напряжений с повышением температуры в общем уменьшается, однако для ряда сталей, по-видимому, опять-таки за счет физико-химических процессов чувствительность к надрезу сплава увеличивается. При температурах порядка 500—бОО С в стали начинаются процессы ползучести, имеющие место также и при переменных нагрузках даже при симметричном цикле. [c.609]

Следует отметить, что целесообразно при проведении экспериментов на кручение или растяжение подсчитывать модули при разгрузке, а не на стадии нагружения. При этом используется явление задержки ползучести при уменьшении напряжения, тогда как на стадии нагружения возможны погрешности вследствие процесса ползучести (рис. 11.2). На рис. 11.3 представлены экспериментальные кривые зависимости нормального модуля упругости от температуры для ряда конструкционных материалов. [c.411]

Еще одним важным обстоятельством при формулировке концепции устойчивости конструкций является учет ползучести материала. В связи с этим исследование квазистатических процессов нагружения упругопластических систем с учетом ползучести материала удобно разбить на два этапа, происходящих в обобщенном времени т 1) этап квазистатического процесса нагружения по заданной истории и 2) этап процесса ползучести системы во времени при постоянной внешней нагрузке после остановки процесса нагружения. При этом считается, что на первом этапе ползучесть проявиться не успевает и за параметр прослеживания процесса принимается параметр внешней консервативной нагрузки т = р. На втором этапе процесс протекает во времени, значительно большем, чем требуется для процесса нагружения до заданного уровня. За параметр прослеживания процесса т берется время t. В условиях нормальной температуры с выходом в пластическую стадию деформирования в материалах, как правило, развивается ограниченная ползучесть. В этих условиях правомерна постановка задачи устойчивости на неограниченном интервале времени с определением так называемой длительной критической нагрузки. Кривые 1 на рис. [c.323]

Свойства упруговязких сред обычно изучают в опытах на ползучесть и релаксацию. Ценную информацию можно получить из диаграммы а е, снятых при разных скоростях нагружения или деформирования. Остановимся подробнее на процессах ползучести и релаксации. [c.216]

Процесс ползучести может происходить лишь при условии, если приложенное напряжение (а р) выше предела упругости при данной температуре. [c.107]

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]

Уравнение (18.4.1) иногда называют уравнением состояния при ползучести, но этот термин в теориях, использующих термодинамику, имеет несколько иной смысл. Существенно подчеркнуть, что параметром упрочнения является именно деформация ползучести р в ранних работах эта оговорка часто не делалась и за параметр упрочнения принималась полная деформация (иногда за вычетом упругой части). Опыты показывают, что мгновенная пластическая деформация, если она невелика—порядка 1—2%,— не оказывает упрочняющего влияния на последующую ползучесть. Это можно объяснить некоторой разницей механизма мгновенной пластической деформации и пластической деформации, происходящей в процессе ползучести. В первом случае, если пластическая деформация невелика, она происходит в результате локализованного скольжения по пачкам плотно расположенных плоскостей скольжения в кристаллических зернах, при этом большая часть объема металла остается недеформированной, а следовательно, неупрочненной. Ползучесть происходит в результате скольжения по атомным плоскостям, распределенным по объему равномерно и на близких расстояниях величина сдвига в каждой плоскости невелика, но достаточна для создания равномерного упрочнения. [c.621]

Уравнение (18.5.1) записан для изотермических условий, температуру можно ввести в правую часть в качестве третьего аргумента. Единственное достоинство столь примитивной теории состоит в ее простоте, но это достоинство нельзя сбрасывать со счета. Кривые ползучести многих конструкционных материалов оказываются весьма причудливыми, особенно если процесс ползучести сопровождается фазовыми переходами. Описать эти кривые при помощи какой-либо логически безупречной теории, например теории упрочнения, в том или ином варианте было бы чрезвычайно сложно. С другой стороны, гипотеза упрочнения, принимающая материал однопараметрическим и меняющим структурное состояние (но не фазовый состав) только вследствие деформации, к таким сложным материалам просто непригодна для них следует строить кинетическое уравнение по типу (18.3.1) и [c.624]

Иногда ползучесть может протекать в течение весьма длительного времени и практически не достигать третьей стадии (рис. 50, кривая 2). Если напряжения или температура очень высоки, то вторая стадия процесса ползучести может отсутствовать (кривая 3). Условный предел ползучести - это напряжение, которое вызывает при определенной температуре заданную скорость ползучести на второй стадии процесса. [c.101]

Ползучесть (диффузионная пластичность). При приложении к металлу напряжений и температурного поля происходит направленная диффузия атомов вдоль действующих напряжений и на границах зерен, что приводит к пластической Деформации металла и его разрушению. Процесс длительного деформирования металла при действии на него постоянного напряжения и температуры называется ползучестью. Процесс ползучести в ряде случаев может протекать очень долго (до 10 ч). [c.78]

Рассмотрены физические явления, обусловливающие протекание процессов ползучести, релаксации напряжений и длительного разрушения, характеризуемые фазами внедрения, в первую очередь карбидов IV—V групп переходных металлов. Приведены данные о влиянии основных физических факторов — межатомного взаимодействия и структуры на сопротивление высокотемпературной ползучести. ,. [c.52]

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]

Обе лопатки имеют первоначальную зону межзеренного растрескивания материала, которая располагается в объеме материала по входной кромке (рис. 11.33). Зона начального разрушения одной из лопаток была сильно повреждена. Однако на прилегающих к этой зоне участках материала имеются межзеренные растрескивания, отражающие первоначально развитие процесса ползучести. Этот факт подтвердили исследования излома на электронном микроскопе. [c.623]

Рассматриваемые лопатки с максимальной наработкой в эксплуатации указывают как раз на то, что они представляют собой первые факты появления разрушений по нижней границе рассеивания их долговечности. Рассеяние этого распределения может оказаться весьма широким по наработке, поскольку оно определяется двумя взаимодействующими процессами ползучести и многоцикловой усталости. Малые размеры зон начального межзеренного разрушения и близость сечения разрушения к зоне наибольшей температурной напряженности лопаток подтверждают сделанное за- [c.627]

Универсальная машина для испытания на усталость при различных видах напряженного состояния — изгибе, кручении, растяжении и сжатии, а также сложно-напряженном состоянии при совместном действии изгиба и кручения содержит два направленных вибратора, угол между которыми можно изменять от О до 90°. Разработана машина, позволяющая проводить испытания образцов или тонкостенных элементов конструкций при программном нагружении в условиях чередования статической ползучести и циклического нагружения [76]. Для исследования влияния переменных циклических напряжений на процесс ползучести разработано устройство [120], позволяющее регистрировать деформацию ползучести в указанном режиме нагружения. Установка позволяет проводить испытания плоских образцов на усталость при знакопеременном изгибе и кручении. [c.176]

Б. Модель процесса ползучести. .........236 [c.231]

Б. Модель процесса ползучести [c.236]

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]

На рис. 1.6 для сравнения представлены кривые ползучести при статическам и ступенчатом нагружениях, рассчитанные по различным теориям ползучести. Из рисунка видно, что лучшее описание процесса ползучести при нестационарном нагружении дает теория анизотропного упрочнения. В случае циклического нагружения материала, работающего при высоких температурах, теория изотропного упрочнения (обычно именуемая просто теорией упрочнения) будет давать заниженные значения накопленной деформации ползучести (при расчете по теории упрочнения использовали зависимость Sf = где и гпс — эмпирические константы). [c.37]

Одним из способов повышения работоспособности коллектора является НТО (Т 450 °С, время выдержки Тв 20 ч) после развальцовки трубок в коллекторе. Очевидно, что при такой температуре в стали 10ГН2МФА будут происходить процессы ползучести на фоне высоких ОН. В результате в процессе НТО будет происходить вязкопластическое деформирование наиболее нагруженных зон коллектора. Кроме того, в процессе эксплуатации коллектор подвергается сложному термомеханическому нагружению. Учитывая высокий уровень ОН при взаимодействии их с эксплуатационной нагрузкой даже при относительно невысокой температуре (Т 300 °С), можно ожидать проявления эффектов низкотемпературной ползучести. Уточним, что проявление ползучести при небольшой гомологи- [c.341]

Если прекратить процесс ползучести в точке N (рис. 1.13) и продолжить нагружение с постоянной скоростью а= onst, то напряжение и деформация быстро возрастут и ход диаграммы станет таким же, как если бы остановки процесса не было. [c.39]

При повышенных температурах иепытания на усталость обычно наблюдается снижение пределов выносливости а связи с влиянием процессов ползучести, особенно в случае, если среднее напряжение цикла не равно нулю (кривые 1 и 4 на рис. 49). В углеродистых сталях в интервале температур испытаний 150 - 400 С наблюдается аномальное повышение пределов выносливости по сравнению с испытамиями при комнатной температуре, связанное с протеканием процессов динамического деформационного старения (рис. 49, кривая 3). [c.81]

Поскольку ползучесть неограничена и деформация при сколь угодно малом напряжении за достаточное время может достичь сколь угодно большой величины, то любой процесс ползучести может быть охарактеризован как неустойчивый. Рядом авторов (и автором этой книги в том числе) делались попытки построения некоторых условных критериев устойчивости бифуркационного типа. В применении к сжатому стержню это означает следующее. Предположим, что под действием постоянной сжимающей силы стержень равномерно jT [c.647]

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]

Прерывистый характер процесса ползучести при макросдвиге дает основание предполагать, что процесс макродвижения по границам зерен осуществляется вследствие двух процессов сдвига по островкам хорошего соответствия и самодиффузии, упорядочивающей области больших нарушений. Межзеренное проскальзывание можно наблюдать по рельефу на поверхности шлифа деформированного металла. По границам зерна образуются каемки, свидетельствующие о наличии выступов и впадин. Происходящее вертикальное смещение (перемещение зерна) по отношению к поверхности шлифа позволяет с помощью интерференционного микроскопа определять величину пластической деформации, вызванной межзеренным смещением. Результаты измерений (рис. 100) дают основание считать, что доля скольжения по границам зерен мала и составляет приблизительно 10% от полной деформации (егр/е л 0,1). Эта величина зависит от угла разориентации 0, температуры, скорости деформации, приложенного напряжения, величины зерна. Например, величина смещения, а следовательно, и erp/8j увеличивается с уменьшением величины зерна и возрастанием напряжения при данной температуре (рис. 101,а). С повышением температуры отношение 8rp/ej благодаря диффузионным процессам возрастает до 0,3 (рис. 101,6). Д, Мак Лин теоретически доказал, что вклад в общую деформацию от межзеренных смещений не может быть выше 33% от общей деформации. Только в том случае, если процесс деформирования сопровождается миграцией границ, доля зернограничной [c.173]

Для испытания на ползучесть образец устанавливаит в захваты машины и помещают в печь, где поддерживается постоянная температура. К образцу прикладывается постоянная нагрузка. В течение всего времени испытания замеряется деформация образца вплоть до его полного разрушения По результатам испытаний строится кривая ползучести в координатах суммарная деформация - время , на которой отмечаются участки соответствующие трем стадиям процесса ползучести (рис. 50). [c.100]

Установившаяся ползучесть. Процесс ползучести, протекающий при постоянных, пе изменяющихся во времени напряжениях, называется установившейся ползучестью. Очевидно, установивпшяся ползучесть может иметь место только при иеизмепных во времени внешних усилиях и нагреве. При постояпиых напряжениях приращения деформации упругости и пластичности должны отсутствовать, и из уравнения (95) при постоянной температуре следует [c.136]

Сопротивление ползучести металлов и сплавов, как известно, зависит от исходного структурного состояния материала Однако в процессе службы под напряжением в условиях повышенных температур структура материала может сильно изменяться. Для многих металлов и сплавов характерно развитие субструктуры в процессе ползучести. Субструктура характеризуется тем, что внутри обычных зерен образуются субзерна, дезориентированные на небольшой угол. У такой структуры, образование которой связано с явлением полигонизации, сопротивление ползучести более высокое, чем у металла в исходном состоянии. Следовательно, если в основной массе зерен металла или сплава предварительно создать полигональную структуру, то сопротивляемость ползучести такого материала будет существенно выше, чем в исходном состоянии. В настоящее время такую структуру получают путем МТО. Но прежде чем переходить к существу этой обработки, рассмотрим в общих чертах явление полигонизации. [c.25]

Так, выявлены закономерности, оценивающие типичные процессы коррозии -как функции времени [63], делаются попытки оценить скорость развития усталостных трещин [164], получены данные для оценки протекания процессов ползучести 1111], имеются закономерности, описывающие изменения свойств масел в процессе их эксплуатации [211], изменения коэффициента трения при работе сопряжения, коробление отливок от остаточ ных напряжений, изменение во времени свойств полимерных материалов [200] и др. [c.65]

При выводе реологических уравнений для материалов с памятью , удовлетворяющих условию замкнутого цикла, Больцман постулировал линейную связь между напряжениями и деформациями и использовал гипотезу, позволяющую учесть восстановление. При этом принцип суперпозиции вводился как естественная дополнительная гипотеза. В дальнейшем было показано [597], что принцип суперпозиции деформации во времени не требует линейной связи между напряжениями и деформациями, поскольку речь идет о том, что следствие, полученное в момент времени t от причин, действующих в различные непересекающие-ся интервалы времени, равно сумме следствий в тот же момент времени t, полученных от воздействия каждой из этих причин в отдельности. Поэтому принцип суперпозиции применим независимо от того, накапливаются в процессе ползучести необратимые деформации, или все деформации ползучести полностью обратимы [78]. [c.25]

Разрушение сплава Д16Т по режиму (Р+Н) приводит к возрастанию интенсивности процесса скольжения и росту объема отдельных элементов ямочного рельефа. Характерно одновременное развитие процесса порообразования по границам зерен и формирования мелких пор за счет одновременного процесса сдвига и отрыва (рис. 2.10). Наиболее заметен указанный процесс разрушения при достижении температуры 623 К. При больших температурах нарастают процессы окисления материала, разупрочнение границ зерен и активизируются процессы ползучести. Поэтому вслед за возрастанием объема формирующихся ямок наблюдается увеличение доли межзеренного разрушения. Одновременное увеличение скорости деформации подавляет процесс формирования мелких ямок по стенкам крупных пор, имеющих очертание поперечника границ зерен. [c.94]

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]

Таким материалом явился сплав Ti-1100, имеющий следующий состав Ti, А1 — 6 %, Sn — 2,8 %, Zr - 4 Mo - 0,4 Si - 0,45 О - 0,07 и Fe - 0,03 % максимум [64, 65]. Используемый режим термообработки приводит к среднему размеру р-зерен около 615 мкм и размером а-колоний около 45 мкм. Испытания были выполнены на компактных образцах толщиной 10 мм при нагреве до 593 °С с вариацией частоты нагружения формой цикла, включая выдержку под нагрузкой 10 Гц 10 с-10 с, 100 с-100 с, 10 с-150 с-10 с и 10 с-300 с-10 с. Оказалось, что при частоте 10 Гц и 10 с-10 с в области скоростей роста трещин более 10 м/цикл до KИH м / скорость выше для большей длительности цикла, а далее они совпадают. Оба других сопоставляемых по форме и длительности цикла нагружения дают почти одинаковый результат по скорости роста трещины. Выполненный фрак-тографический анализ показал наличие развитого внутризеренного скольжения без формирования усталостных бороздок с элементами межзеренного разрушения. При этом был сделан вывод о том, что процесс ползучести не играет заметную роль в исследованной области длительностей цикла нагружения при нагреве материала. [c.360]

Повышение требований к параметрам и стремление к снижению веса авиационных ГТД обусловили усиление термической и механической напряженности их деталей, в том числе и дисков турбин. Особенности применяемых на некоторых типах ГТД конструкций дисков турбин (наличие центрального отверстия, расположение крепежных отверстий в напряженной зоне ступицы) приводят к тому, что материал дисков — ЭИ698ВД в зонах концентрации напряжений у отверстий работает в упругопластической области. При этом температурный режим диска в зоне крепежных отверстий является относительно умеренным. В связи с этим для таких дисков влияние процесса ползучести в наиболее напряженных зонах невелико, а основным фактором, определяющим долговечность дисков, являются процессы малоцикловой усталости материала в районе крепежных отверстхп . [c.541]

Первые три лопатки наработали после ремонта 347-694 ч при обш ей наработке 2188-5056 ч и разрушились полностью межзеренно. Фактически был реализован процесс ползучести при повто-ряюш ихся циклах термического воздействия на лопатки при запусках и остановках двигателя. Причем сечения разрушения лопаток располагались около бандажных полок в пределах 66-72 мм от подошвы замка. [c.622]

Итак, при существующей технологии сборки рассеяние напряженности лопаток будет приво-i дить к низкой и высокой интенсивности протека- ния начального процесса ползучести, что выразит- ся в минимальном и максимальном размере зоны первоначального растрескивания материала. Да- лее от этой зоны будет происходить более медлен- ное или более быстрое зарождение и распростране- i ние усталостной трещины. Оценить к какому из указанных слз чаев относятся лопатки по позиции № 4 (см. табл. 11.7) не представляется возможным. Отсутствуют данные по напряженности лопаток для указанных выше двух крайних случаев по их сборке. Вместе с тем проведенный анализ позволил заключить, что наработка лопаток в эксплуатации при существующей технологии их сборки в колесе турбины была достаточной для исчерпа- ния их ресурса. Поэтому при возрастании наработ- i ки лопаток в эксплуатации за пределами 8000 ч число сл гчаев появления в них трещин будет уве- личиваться. [c.627]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...