Долговечность жаропрочных материалов

Кривая распределения 22 Долговечность жаропрочных материалов 78 [c.448]

Детали, работающие при высоких температурах, рассчитывают на ограниченную долговечность. Срок их службы можно только повысить конструктивными приемами (снижением уровня напряжений, рациональным охлаждением) и главным образом применением жаропрочных материалов. В последнее время для изготовления термически напряженных деталей применяют металлокерамические спеченные материалы (керметы) ва основе оксидов, нитридов и боридов Т1, Сг, А1, карбидов и нитридов В и 51, со связкой из металлов N1. Со, Мо. [c.29]

Однако, важность параметрических диаграмм для практического применения связана не только с возможностью экспресс-прогнозирования жаропрочности материалов при циклическом и статическом видах нагружения. Дело в том, что, как уже отмечалось, при этом решается и другая важная инженерная задача - прогнозирование остаточной долговечности материала после различ- [c.326]

Метод определения долговечности предусматривает испытания жаропрочных материалов при одновременном действии статических растягивающих и переменных изгибающих напряжений в условиях ползучести при высоких температурах. С целью ускорения испытаний пределы ограниченной выносливости определяют как разность между пределом ограниченной выносливости при симметричном. .цикле и статическим растягивающим напряжением при сохранении прежней базы. [c.118]

Для промышленных жаропрочных материалов активационные параметры уравнения долговечности зависят от границ температурно-силовой области работы материала. В таких условиях оценку параметров уравнений долговечности необходимо получать путем совместной статистической обработки результатов испытаний, проведенных в условиях, адекватных (по механизму разрушения) эксплуатационным. [c.127]

В книге подробно освещены методические вопросы испытания материалов в условиях неизотермического малоциклового нагружения, даны схемы испытательных машин, приведены параметры кривых термической усталости многих жаропрочных материалов, показано влияние технологических факторов (режимов литья, термообработки, модифицирования структуры, механической обработки и др.). Экспериментальный материал обобщен расчетными уравнениями, которые рекомендованы для прогнозирования долговечности деталей на стадии проектирования и продления ресурса. [c.4]

Изложенные в настоящей книге данные о методах исследования термической усталости, основных факторах, влияющих на сопротивление жаропрочных материалов термической усталости, и о способах расчетной оценки долговечности можно кратко сформулировать следующим образом. [c.188]

Параллельно с конструктивной отработкой узлов турбин, на заводе отрабатывалась технология изготовления деталей турбин, проводились подбор и освоение новых марок жаропрочных материалов, способствующих повышению долговечности работы турбоустановок. [c.467]

Приведенный далеко не полный перечень факторов, неоднозначно влияющих на долговечность материалов и существенно усложняющих их сравнение по термической усталости, свидетельствует о том, что при оценке влияния химического состава на долговечность теплоустойчивых и жаропрочных материалов необходимо одновременно учитывать их теплофизические свойства, характеристики прочности и пластичности, а также основные [c.140]

На рис. 2.8 показано снижение термоусталостной долговечности жаропрочных конструкционных материалов 29] в зависимости от времени выдержки. Выдержки в 10 и 100 мин вызывают снижение термоусталостной долговечности примерно в 10 и 50 раз соответственно. [c.52]

Долговечность деталей, работающих при высоких температурах (детали энергетических установок, реактивных двигателей), определяется скоростью ползучести — скоростью развития пластической деформации при постоянном (ниже предела текучести) напряжении. Ограничение скорости ползучести достигается применением жаропрочных материалов. [c.230]

Рис. 2.4. Завнсимость долговечности некоторых жаропрочных материалов от длительности температурного цикла ц

Анализ результатов испытаний показывает следующее. Длительная прочность жаропрочных материалов при циклически изменяющихся температурах в логарифмических координатах описывается прямолинейными зависимостями в диапазоне времен, по крайней мере равном двум порядкам. Наблюдается удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных значений долговечности. Среднеквадратичное отклонение по времени до разрущения составляет 10%, по напряжению - 2% (рис. [c.166]

Что касается материалов с покрытиями, то особый интерес методика вызывает потому, что она дает возможность изучения дислокационных изменений в структуре материала при механическом нагружении, которые в настоящее время исследовать иными способами на таких объектах не представляется возможным. Метод внутреннего трения позволяет так ке установить характер влияния покрытия на кинетику дислокаций в приповерхностных слоях основного металла и прогнозировать долговечность, прочность и жаропрочность конструкционных металлов и сплавов с покрытиями [25]. [c.184]

Таким образом, структурный фактор оказывает существенное влияние на жаропрочность и трещиностойкость металлических материалов. Учет этого фактора при прогнозировании долговечности элементов энергетических установок позволяет значительно повысить точность прогнозирования и соответственно увеличить срок службы оборудования. [c.66]

Таким образом, уравнение типа (3.28 а следовательно, и исходное уравнение типа (3.1) не противоречат кинетической концепции разрушения твердых тел и позволяют оценивать долговечность сложных жаропрочных металлических материалов, энергия активации разрушения которых не является, как правило, физической константой матрицы, а представляет сложную функцию химического и фазового состава сплава. [c.126]

Разработка и совершенствование методов испытаний на термическую (термомеханическую) малоцикловую усталость металлов и жаропрочных сплавов имеет существенное значение при получении базовых расчетных характеристик деформирования и разрушения материалов и является основой для оценки несущей способности элементов теплонапряженных и высоконагруженных конструкций обоснования выбора материала конструкций, работающих при термомеханическом и термоусталостном нагружениях прогнозирования долговечности конструкций оценки роли технологических факторов (литья, покрытия и т.п.). [c.127]

Постоянное увеличение скоростных характеристик машин и оборудования, повышение надежности и долговечности их требует все более широкого применения в машиностроении новых высокопрочных материалов с повышенными физико-механическими свойствами (жаропрочных, твердых и коррозионноустойчивых металлов и сплавов). В качестве легирующих элементов для конструкционных сталей, помимо хрома и никеля, во все большей степени применяются труднообрабатываемые металлы — молибден, ванадий и т. д. [c.115]

Долговечность при термоциклической усталости существенно зависит от частоты изменения температуры, длительности периодов выдержки между очередными теплосменами и прочих факторов. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены при оценке влияния процессов ползучести и релаксации напряжений на долговечность материала. Разрушения при термической усталости материалов происходят в диапазоне так называемой малоцикловой усталости. Большинство применяемых в теплоэнергетике конструкционных сталей и жаропрочных сплавов как при термоциклическом, так и при циклическом механическом нагружении разрушается или в них появляются макротрещины через 10 — 10 циклов. [c.7]

Развитие суперсплавов — отклик на потребность в материалах, обладающих необходимым сопротивлением ползучести и усталости при высоких температурах. В истории техники эта потребность была наиболее острой при создании реактивных авиадвигателей и прочих видов газовых турбин, хотя материалы с подобными свойствами находят применение и в теплообменниках мощных тепловых двигателей с другим термодинамическим циклом. В данной главе дано описание экономических выгод от перехода к более высоким температурам работы тепловых двигателей. Показано, что реализация этих выгод через повышение к.п.д. становится возможной, благодаря применению суперсплавов, хотя последние и отличаются более высокой стоимостью. Описание жаропрочных деталей реактивных авиадвигателей и промышленных газовых турбин дано совместно с описанием разнообразных отказов (разрушения) и необходимыми сведениями о материалах, позволяющими рассчитывать долговечность деталей. [c.49]

В работе [68] выполнен анализ долговечности в зонах концентрации напряжений, В целях определения влияния ползучести на число циклов до разрушения (появления трещины) рассчитали долговечность при циклическом осевом растяжении плоских образцов (пластина с отверстием при повторном осевом растяжении) жаропрочных алюминиевых сплавов. Температуры испытания 120.,, 190° С являются для рассматриваемых материалов достаточно высокими ползучесть и релаксация напряжений выражены. [c.209]

Настоящий обзор подтверждает, что композиционные материалы, состоящие из жаропрочного сплава и тугоплавкой проволоки, характеризуются достаточно высокими значениями прочности и сопротивлением удару, что обусловливает значительные потенциальные возмон иости их использования для усовершенствованных лопаток газовых турбин. Полученные данные также указывают на потенциальную возможность увеличения рабочих температур материалов лопаток турбин до 1200° С и выше. Однако до сих пор получено небольшое число данных по окислению, эрозии и сопротивлению термической и механической усталости композиционных материалов. Необходимы дополнительные испытания для определения служебных характеристик композиций жаропрочный сплав — тугоплавкая проволока при всех условиях воздействия среды и нагружения. Легко воспроизводимые хорошие механические свойства и высокие потенциальные возможности увеличения долговечности работы турбин обосновывают необходимость дальнейших работ по всесторонней оценке свойств этих материалов. Может быть сделан ряд выводов, [c.273]

Широкое использование в современном машиностроении высокопрочных материалов, таких, как коррозионно-стойкие и жаростойкие стали, жаропрочные и титановые сплавы, высокопрочные стали, которые значительно повышают надежность и долговечность деталей машин, а также широкое использование легких сплавов для снижения массы машин, как правило, предъявляют к инструменту повышенные требования. [c.6]

Термической обработкой достигается изменение прочности и пластичности материалов, обеспечивается высокая надежность и долговечность деталей и конструкций, стабилизация их размеров, придаются особые свойства жаропрочность, жаростойкость, коррозионная стойкость, износостойкость и др. Термическая обработка специально используется для улучшения технологических свойств материалов ковкости, штампуемости, обрабатываемости резанием, шлифуемости, свариваемости, прокаливаемости и др. [c.626]

Полученный результат позволяет высказать предположение о том, что уравнение типа (4.16) в достаточной мере отражает закономерность влияния вйда напряженного состояния на долговечность жаропрочных материалов. Это предположение эквива- [c.152]

Особый интерес для современного материаловедения представляет создание научных основ разработки долговечных жаропрочных материалов, эксплуатируемых при очень высоких температурах. Для этого необходимо развивать представления о влиянии температуры на эволюцию дефектной структуры тела под нагрузкой и вкладе термофлуктуационных процессов в накопление повреждений. [c.5]

Форма впадины резьбы влияет нл циклическую долговечность болтов [1 ]. Наименьшую циклическую долговечность имеют болты с плоской впадиной профиля, наибольшую —со впадиной, очерченной радиусом R = Я/4 0,216Р (ири закругленной внадине резьбы значительно уменьшается концентрация напряжений). Указанная зависимость подтверждена результатами экспериментальных исследований резьбовых соединений с натягом, изготовленных из титана и жаропрочных материалов [21 ]. Статическая прочность болтов с закругленной впадиной незначительно превышает прочность болтов с плоским срезом впадины (разница обусловлена лишь увеличением диаметра болта). [c.277]

Возможен иной вид обобщенного уравнения конструктивной длительной прочности жаропрочных материалов, который позволяет определять долговечность при заданных температурносиловых условиях работы металла, прежде всего представим критерий прочности в виде [c.148]

В книге рассмотрены вопросы сопротивления жаропрочных материалов неизотермическому малодикловому нагружению — термической усталости. Приведены экспериментальные данные по термической усталости жаропрочных сталей, никелевых деформируемых и литых сплавов, используемых в основном в деталях газотурбинных установок. Освещены роль технологических факторов (режимов литья и термообработки, покрытий, пайки и др ). а также влияние основных параметров циклического нагружения — температуры, частоты, нагрузки. Определены критерии прочности при термоусталостном нагружении при высоких (до 1050 С) температурах и предложены расчетные уравнения для прогнозирования долговечности. Изложены методы испытаний, приведены схемы испытательных машин. [c.2]

Детали, работающие при высоких температурах, рассчитывают на ограниченную долговечность. Срок их службы можно только повысить конструктивными приемами (снижение уровня напряжений, рациональное охлаждение) и главным образом применением жаропрочных материалов (высоколегированные хромомолибденовые, хромо-ванадиемолибденовые, хромовольфрамомолибденовые стали, титановые сплавы, сплавы на никелевой основе). В последнее время для изготовления термически напряженных деталей применяют металлокерамические спеченные материалы (керметы) на основе оксидов, нитридов и боридов Т1, Сг, А1, карбидов и 11итридов В и 51, со связкой из металлического никеля, кобальта и молибдена. [c.27]

Из рис. 29 видно, что наибольшее различие долговечности наблюдается в области высоких температур (свыше 800° С), а при снижении максимальной температуры до 700—750° С для большей части жаропрочных сплавов (сталь 12Х18Н9Т откосится к другому классу материалов) различие в долговечности уменьшается. Выпадает лишь кривая для нимоника 75, который вообще занимает особое положение по свойствам среди сплавов типа нимоник. Для исследованных сплавов диапазон размаха полных деформаций Ае составляет [c.50]

Последнее уравнение позволяет определить долговечность с запаеом по отношению к средним значениям Плг Ю. Меньшее (по сравнению с нормами ASME) значение коэффициента запаса объясняется более общими свойствами исследованных материалов, в основном жаропрочных и деформируемых сплавов Щсталей. [c.136]

В современных облегченных конструкциях обмуровок применение металла для всевозможных опор и креплений получило большое распространение. Для разгрузки обмуровки и передачи ее веса на каркас котла применяются различные чугуны и стали в зависимости от рабочей температуры слоя, в котором размещаются опоры. Сложность выбора и применения изделий из этих материалов связана с тем, что при неэкраниро-ванных стенах обмуровки они работают в условиях высоких рабочих температур и окалинообразования. Поэтому для несущих деталей и распределительной арматуры должны выбираться пониженные напряжения, обеспечивающие надежность и долговечность их работы. В практике известны случаи, когда обрушение футеровки внутри газоходов происходило по причинам, связанным с нарушением прочности ее креплений и арматуры, обладавших недостаточными жаропрочностью и окалиностойкостью. [c.31]

Поверхность предельного состояния характеризует прочность материала детали при пропорциональном нагружении, когда число циклов и длительность действия нагрузки возрастают одновременно в одинаковой степени. На диаграмме рис. 4.8 этому процессу соответствует перемеп] ение по лучу ОА . Если в рассматриваемый момент наработка детали характеризуется горизонтальными координатами точки П, то запас по циклической долговечности (для уровня нагрузки в детали А д) определяется отношением отрезков ОА/ОД. Вертикальные и горизонтальные проекции сечений поверхности предельного состояния представляют собой кривые малоцикловой усталости Ае — Ы, Ае — Тц и зависимость долговечности от длительности выдержки в цикле Тц — N. Эти кривые для конструкций энергетического машиностроения рассмотрены в гл. 2 и 3. Зависимости Ае — N как для литых, так и для деформируемых жаропрочных авиационных сплавов на никелевой основе могут быть представлены уравнениями Мэнсона — Коффина АеМ = С. Особенностью этих сплавов является то, что величины т т С при высоких температурах (750—1050° С) не постоянны, а изменяются в широких пределах т — в 1,5— 2 раза, С — до 10—20 раз). Поэтому использование зависимостей типа Ае — в расчетах деталей авиационных двигателей требует экспериментального исследования соответствуюш его материала и определения постоянных т ж С. Однако возможны некоторое обобш ение экспериментальных данных и вывод расчетных зависимостей, пригодных для определения долговечности. Если рассматривать совокупность полученных экспериментальных точек для материалов одного класса и определить средние значения и границу нижних значений области разброса экспериментальных точек, то для долговечностей 10 — 10 соответствующие уравнения этих кривых можно представить в виде [c.88]

Газовые турбины, имеющие небольшие размеры, небольшую массу, сравнительно высокую мощность и обеспечивающие возможность быстрого запуска, довольно широко применяют для выработки электроэнергии. В будущем появится необходимость в турбинах еще более высокой мощности и с большей долговечностью. Эффективность газовой турбины зависит от температуры газа на входе в нее, поэтому целесообразно повышать насколько возможно указанную температуру. На рис. I.IO приведена схема газовой тур бины, а в табл. 1.4 даны основные материалы, применяемые для ее изготовления, и их химический состав. Состав материалов определяют с учетом жаропрочности и сопротивления высокотемпературной коррозии, вызванной продуктами сгорания. Рабочие температуры в турбине часто достигают 1000 °С. В настоящее время, чтобы повысить (4, 5] рабочие температуры выше 1000 °С, для деталей турбин успешно разрабатывают жаропрочные сплавы на никелевой основе, изготавливают лопатки из направленно затвердевших материалов и монокристал-лических материалов. На рис. 1.11 представлена схема, иллюстрирующая прогресс в разрафтке жаропрочных сплавов и повышении их сопротивления ползучести. [c.29]

Такой подход называют теорией Робинсона. Применимость уравнения (5.6) была предметом обсуждения на симпозиуме ASTM — ASME подробно этот вопрос рассмотрен в работе [10], Следует указать, что для различных материалов получаются разные результаты. Ниже некоторой предельной температуры величины, рассчитанные по уравнению (5.6), довольно хорошо согласуются с экспериментальными значениями. В противоположность этому при температурах выше некоторой предельной указанное уравнение приводит к большей долговечности, чем экспериментально определенная (следовательно, расчетные величины находятся в опасной области). На рис. 5.9 сравнивают рассчитанные по уравнению (5.6) и экспериментально определенные значения времени до разрушения четырех жаропрочных сплавов при ползучести при циклически изменяющейся температуре. Особые циклы, данные для которых также приведены на этом рисунке, — это импульсное изменение температуры от 816 до 982 °С. В не- [c.137]

Для материалов, из которых изготовляют лопатки турбин, при-рабочих температурах (до температуры старения) кривая усталости характеризуется практически постоянным рассеянием логарифмов долговечностей, как это в качестве примера показано на рис. 3.1 Гдля сплава ХН62МВКЮ ( S igATp=0,4). При температурах, превышающих температуру старения сплава, кривая усталости имеет перелом. Правый участок этой кривой более наклонный, чем левый. На рис. 3.12 для иллюстрации приведены результаты испытаний на усталость сплава ХН77ТЮР при 800° С (температура старения 700° G). Результаты испытаний ряда жаропрочных сплавов при повышенных температурах приведены в табл. 3.1. [c.114]

Наименее износостойкими деталями механизма газораспределения в современных автомобильных и тракторных двигателях являются кулачок и тарелка толкателя. Поверхности контакта этих деталей в основном разрушаются вследствие выкрашивания, износа и задиров. Как показали исследования, необходимый срок службы кулачка и толкателя может быть обеспечен подбором оптимального профиля соприкасающихся поверхностей, тщательной механической и термической обработкой этих поверхностей, применением противозадирных покрытий и специальных смазок, а также применением соответствующих материалов. В настоящее время долговечность клапанов повышают применением натриевого охлаждения, наплавкой опорной поверхности клапанов жаропрочными и износостойкими матер1иалами, наплавкой [c.317]

Существенно различное влияние частоты при циклическом нагружении в условиях напряжений <Га, больших и меньших предела упругости <Гу, связано с тем, что при <г > <Гу долговечность определяется преимущественно размахом кратковременной пластической деформации АСпл, на который время нагружения влияет значительно слабее, чем на размах деформации ползучести, обусловливающий ширину петли гистерезиса при о а < <Гу. В связи с этим при одних и тех же значениях Ле изменение периода цикла приводит к существенно разным результатам для материалов с высокими и низкими значениями пределов текучести (например, жаропрочные сплавы на никелевой основе с О а, > 750 МПа и аустенитные стали с <Год 200 МПа). [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...