Ползучесть при высоких температурах нагружении

Деформация ползучести при высоких температурах вызывает значительно меньшее увеличение числа дислокаций, по сравнению с такой же деформацией, осуществляемой при быстром нагружении при нормальной телшературе. В соответствии с этим tg р при высоких температурах также меньше. Так, например, в феррите при нагружении в условиях нормальной температуры и относительном удлинении 10% плотность дислокаций составляет рд = = 10 Мсм , а после 50 ч нагружения при 700° С при том же относительном удлинении будет 5-10 1 см-. [c.119]

Ползучесть обусловливается двумя процессами, протекающими при высокотемпературном длительном нагружении металла и действующими противоположно. Так, в процессе пластической деформации при высоких температурах происходит упрочнение (наклеп) металла, что повышает его сопротивление деформации. Одновременно при температуре нагрева металла, превышающей температуру его рекристаллизации, происходит разупрочнение металла вследствие рекристаллизации, что облегчает деформацию. [c.199]

Релаксацией напряжений называется уменьшение их с течением времени вследствие ползучести в нагруженной детали при неизменной ее полной деформации. У большинства металлов релаксация заметна лишь при высоких температурах (рис. 127). Для иллюстрации этого явления приведем следующие примеры. [c.117]

Влияние различных факторов на механические свойства материалов. Экспериментами установлено, что при повышении скорости нагружения и скорости деформирования повышаются предел текучести и предел прочности. При повышении температуры особенно ощутимой является ползучесть (см. 3.9). При высоких температурах более явственными становятся вязкие (пластические) свойства, тогда как при пониженных температурах наблюдается охрупчивание. Существенно влияние на механические свойства металлов химического состава. Например, малые легирующие добавки (хром, никель, молибден и др.) изменяют механические свойства сталей, дают возможность создавать материалы с высокой проч- [c.142]

Ползучесть есть свойство металла, нагруженного при высокой температуре, медленно и непрерывно пластически деформироваться под воздействием постоянной нагрузки. [c.100]

При уменьшении скорости деформирования в материалах наблюдается общая тенденция к межзеренному разрушению, поэтому общим для разрушения при комнатной температуре (замедленное), в коррозионной среде (коррозия под напряжением) и при повышенной температуре (разрушение при ползучести) является преимущественно межзеренный излом. В двух последних случаях межзеренный характер разрушения облегчается существенной порчей границ зерен, происходящей в материале при высоких температурах и действии коррозионно-активных сред. Влияние скорости нагружения на характер разрушения можно проиллюстрировать табл. 3. [c.21]

Проблема длительной циклической прочности элементов конструкций связана с исследованием закономерностей деформирования и условий разрушения материалов для случая циклического нагружения при высоких температурах. Наряду с указанным неотъемлемой частью этой проблемы является проверка и уточнение критериев разрушения при неоднородном напряженном состоянии, в особенности в зонах концентрации, и решение краевых задач исходя из уравнений состояния применительно к процессам циклической ползучести. В настоящей работе рассматривается главным образом первая часть этой проблемы, являющаяся основой для разработки вопросов длительной циклической прочности элементов конструкций в целом, и дается приближенная оценка несущей способности при неоднородном напряженном состоянии, позволяющая сделать качественный анализ особенностей этой проблемы. [c.39]

При высоких температурах напряженное и деформированное состояние в зонах концентрации напряжений при длительном статическом нагружении оказывается зависящим от уровня концентрации, номинальных напряжений, сопротивления материала неупругим деформациям и времени нагружения. В связи со сложностью процессов местного деформирования в зонах концентрации пока не получены достаточные для практического использования решения соответствующих краевых задач. Ряд результатов в этом направлении получен в работах [46—48] увеличение скоростей ползучести в зонах концентрации сопровождается уменьшением коэффициентов концентрации напряжений. Более широко для оценки местных напряжений и деформаций при ползучести в зонах концентрации использовались приближенные методы, основанные на кинематических гипотезах или уравнении Нейбера [49—54]. Большие возможности для решения задач о ползучести в зонах концентрации связаны с применением метода конечных элементов и электронных вычислительных машин [55, 56]. [c.111]

При высоких температурах развитие повреждаемости при циклическом нагружении происходит не только в результате накопления местной циклической пластической деформации, но и за счет продолжительности действия напряжений, т. е. ползучести (временной фактор). Однако с увеличением частоты нагружения (на одинаковой базе циклического воздействия) влияние его будет уменьшаться, так как продолжительность действия напряжений уменьшается обратно пропорционально частоте циклов, следовательно, при этом уменьшится и степень повреждаемости металла за счет временного фактора. [c.244]

При высоких температурах с увеличением частоты нагружения на сопротивление усталости будут оказывать влияние и такие процессы, как релаксация напряжения, ползучесть, фазовые изменения, в своей совокупности они могут как понижать, так и повышать сопротивление усталости. [c.244]

Рис. 3. Схема установки для моделирования условий работы материала при высоких температурах и одноосном длительном нагружении (испытания на ползучесть и длительную прочность)

У большинства металлов при комнатных и более низких температурах за достижимое в опыте время наблюдения заметить ползучесть не удается. В этих условиях их поведение с достаточной точностью описывается моделью упруго-пластического тела. При более высоких (сходственных) температурах ползучесть может проявиться весьма заметно. Например, у малоуглеродистой стали временные эффекты становятся существенными при температурах выше 400 °С. При таких температурах зависимость между напряжениями и деформациями существенно меняется с изменением скорости деформирования (нагружения), так что кривая а — е без указания условий эксперимента утрачивает смысл. Важно заметить, что ползучесть металлов при высоких температурах наблюдается при любых, даже весьма небольших напряжениях, что отличает это явление от холодной пластичности, которая проявляется только по достижении определенного уровня напряжений. Ползучесть других, неметаллических материалов (цементный камень, бетон, дерево, пластмассы) можно обнаружить уже при комнатной температуре. [c.752]

Условия для ползучести при высоких напряжениях и температурах редко создаются на практике преднамеренно при статическом нагружении, однако в системах, связанных с высокотемпературной циклической усталостью, составляющая ползучести [c.10]

Большинство конструкций, работающих при высоких температурах, проектируется таким образом, что в течение всего срока эксплуатации материал находится в стадии установившейся ползучести или даже в переходной стадии (т. е. в условиях, когда ползучесть описывается кривой 1 на рис. 1). При проектировании конструкций часто пользуются понятием предела ползучести . Эта величина в какой-то мере зависит от стационарной или минимальной скорости ползучести, поскольку определяется как напряжение, вызывающее допустимую деформацию (обычно 2—5%) после 100- или ЮОО-ч нагружения. Допустимые напряжения при более продолжительных экспозициях определяют, как правило, путем экстраполяции, например по методу Ларсона и Миллера [12]. Следовательно, при таких нагрузках, когда основным типом деформации является ползучесть, стойкость к ползучести означает низкую установившуюся скорость деформации или, наоборот, высокое значение предела ползучести (при условии достаточно малых первичных деформаций). [c.11]

При циклическом упругопластическом деформировании в условиях ползучести на этапе вьщержки (длительностью г ) при высокой температуре t, например, в -м полуцикле 1 - 2-3-4 (см.рис. 2.38,а) изотермического малоциклового нагружения (по схеме на рис. 2.38, б), для определения необратимых деформаций и используют [c.82]

При циклическом изменении внутреннего давления и замедленной скорости накопления деформаций циклической ползучести (при низкой температуре, малых напряжениях, высокой частоте нагружения и т. п.) возможны накопление усталостных повреждений и разрушения не квазистатического характера, а смешанного или усталостного. Указанные условия могут возникать на больших временных базах. [c.123]

Установка для испытаний горных пород и цементного камня на ползучесть (табл. 3, № 12) предназначена для проведения длительных испытаний горных пород и цементного камня в условиях одновременного действия на образец внешнего давления и осевой нагрузки при высоких температурах. Установка состоит из рабочей камеры, системы осевого нагружения, гидравлической системы, системы нагрева образца и системы измерения осевой деформации образца. Три одинаковые секции смонтированы на общем основании. В каждую секцию, кроме рабочей камеры, входят система осевого нагружения, электропечь и индикаторы. [c.20]

Определение модулей упругости производится статическими и динамическими методами. Однако в условиях высоких температур статическое нагружение сопровождается неупругими явлениями в материале образца, ползучестью и релаксацией. Установка точных тензометров на образец внутри печи весьма затруднена. Поэтому в современных исследованиях используются динамические методы определения модулей упругости материалов при высоких температурах, основанные на связи частоты собственных колебаний образца с модулями упругости. В исследуемом образце возбуждаются упругие резонансные колебания и измеряется их частота. Зная геометрические размеры образца и его плотность и, пользуясь известными формулами теории колебаний, определяют значения модулей упругости. [c.449]

Обоснование указанных выше положений содержится в [4, И—14]. Нормы расчета прочности [5] не распространяются на случай циклического нагружения при высоких температурах, когда возникают деформации ползучести. [c.33]

В связи с рассмотренными особенностями деформирования и разрушения резьбовых соединений, работающих в широком диапазоне температур, важное значение может иметь температурный фактор, способствующий возникновению дополнительных деформаций ползучести, снижению усилий предварительного затяга п накоплению длительных статических и циклических повреждений. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению резьбовых соединений при высоких температурах может быть осуществлена по критериям длительной циклической прочности (см. гл. 2, 4 и 11). Понижение температур эксплуатации приводит к возможности возникновения хрупких разрушений резьбовых соединений на ранних стадиях развития трещин малоциклового нагружения. Это требует изучения трещиностойкости конструкционных материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) с применением соответствующих критериев линейной и нелинейной механики разрушения [19, 12]. [c.211]

Пластическая деформация характеризует циклическую анизотропию и определяется суммированием деформации исходного нагружения и алгебраической суммы величин б( ) по числу полуциклов к. При высоких температура.х к указанным выше деформациям б( ) и добавляются циклическая и односторонняя деформации ползучести. Сочетание этих деформаций при испытаниях с выдержками определяет характеристики длительной [c.10]

При высоких температурах, когда уже достаточно полно проявляются реологические эффекты, вместо обобщенной диаграммы циклического деформирования вводится понятие обобщенной кривой длительного циклического деформирования, предполагающей наличие семейства изохронных кривых циклической ползучести при соответствующем нагружении. [c.44]

Для случая циклического деформирования при высоких температурах с выдержками под нагрузкой, т. е. при сочетании циклического деформирования и ползучести, можно сделать предположение о том, что деформирование на активном участке нагружения внутри полуцикла рассматривается на основе деформационной теории, а на участке ползучести (релаксации) — на основе теории старения. [c.50]

Основные закономерности малоциклового деформирования в настоящее время уже достаточно хорошо изучены [7, 35, 43, 44, 101, 122, 123], и результаты этих исследований кратко обсуждены в гл. 1. В данном разделе рассматриваются особенности деформирования и разрушения конструкционных материалов при высоких температурах, когда проявляются температурно-временные аффекты ползучесть, релаксация и структурные изменения материала. Особое внимание уделено исследованиям при циклическом нагружении в условиях интенсивного деформационного старения, сопровождающегося сильным изменением прочностных и пластических свойств материала во времени. Причем интенсивность и характер этих изменений зависят также и от условий деформирования, и в первую очередь от формы цикла и частоты нагружения. Учет изменений пластических свойств во времени, определяющих сопротивление материала малоцикловому и длительному статическому разрушению, требует проведения сложных экспериментов в условиях, приближающихся к эксплуатационным, во многих случаях характеризующихся сильным протеканием деформационного старения. [c.166]

Наибольшее применение для изучения развития трещин в широком диапазоне температур получили плоские образцы с начальными трещинами при внецентренном растяжении [110, 124]. Однако образцы такого типа целесообразно использовать при сравнительно низких уровнях размахов коэффициентов интенсивностей напряжений когда размеры пластических зон Гт меньше длины трепщны I и при положительных значениях коэффициентов асимметрии по напряжениям. При образовании в опасном сечении развитых упругопластических деформаций и деформаций ползучести и при знакопеременном нагружении следует применять осевое нагружение образцов с регистрацией номинальных деформаций. При однократном и малоцикловом нагружениях в условиях комнатных температур используются [110] плоские образцы с симметричными центральными или боковыми трещинами. Прецизионные делительные сетки с малым шагом наносятся в зоне трещин на боковых полированных поверхностях образцов. При повышенных температурах в силу определенных трудностей с получением равномерного распределения температур по ширине и длине рабочей части применение плоских образцов становится менее рациональным, чем цилиндрических трубчатых. Для обеспечения возможности измерения местных деформаций и размеров пластических зон в вершине трещины статические и малоцикловые испытания при высоких температурах должны проводиться в соответствующих инертных газовых средах или в вакууме. [c.220]

Кроме того, можно считать, что зависящее от времени нагружения распространение трещины, наблюдаемое при высокотемпературной малоцикловой усталости, обусловлено ползучестью. Это положение справедливо, так как указанная зависимость обнаруживается и при высокой температуре и в вакууме, когда не происходит деформационного-старения. При анализе распространения трещины на воздухе особое внимание следует обратить на влияние высокотемпературного окисления. Из результатов работы Коффина, приведенных на рис. 6.26, можно заключить, что в случае, когда первоначальная зависимость скорости распространения трещины от числа циклов нагружения при испытаниях в вакууме переходит при испытаниях на воздухе в зависимость от времени нагружения, в определенной степени проявляются промежуточные свойства указанная зависимость не является зависимостью только от времени. [c.215]

Один из важнейших видов статических испытаний его разновидностью являются испытания на релаксацию. При этих испытаниях определяют время до разрушения или до заданного удлинения образца при постоянном растягивающем нагружении (реже при сжимающем, изгибающем или закручивающем нагружении). Испытания проводятся при постоянной заданной температуре. Предназначены главным образом для оценки возможности использования материалов при высоких температурах (длительная прочность, ползучесть). [c.122]

Длительное нагружение металла в условиях высоких температур сопровождается двумя наиболее важными и характерными явлениями ползучестью и развитием тепловой хрупкости. Ползучестью называется постепенная пластическая деформация металла при постоянной нагрузке во времени. Тепловая хрупкость — уменьшение пластичности металла, определяемое по величине деформации в условиях постоянной нагрузки при высоких температурах. [c.202]

При установленных по уравнению (1.8) значениях Ка и по уравнению (1.7) определяются местные напряжения и деформации д.чя исходного (статического) и циклического нагружений эти данные позволяют охарактеризовать амплитуды ёц местных упругопластических деформаций и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии цикла. Для заданной формы цикла с использованием деформационных критериев разрушения определяется число циклов Мд до образования макротрещины (рис. 1.3, а). При нормальных и умеренных температурах, когда температурно-временные эффекты не проявляются (кривая Тд на рис. 1.3, а, соответствующая кратковременным испытаниям со временем т ), разрушающие амплитуды деформаций ёа получаются выше, чем при возникновении статических и циклических деформаций ползучести при высоких температурах (кривая т на рис. 1.3, а, соответствующая эксплуатационному времени нагружения т ). Введение запасов по числу циклов и по разручнаю-щим амплитудам деформаций позволяет построить кривые допускаемых амплитуд деформаций [ва] и чисел циклов [Л ц]. Для построения кривых на рис. 1.3, а в первом приближении молено использовать результаты базовых экспериментов (см. рис. 1.2) при длительном статическом нагружении — предельные разрушающие напряжения a(,t и пластичность (определяемую через относительное сужение ф(,т)- При этолг следует учитывать (рис. 1.3, в), что изменение во времени величины о т зависит от типа металла и степени его легирования (например, никелем, хромом, молибденом и другими элементами) в меньшей степени, чем величины ё г- [c.14]

Кривые 3 ш 4 соответствуют неизотермическому циклу с такими же скоростями деформирования в полуциклах растяжения и сжатия. Температура в пределах каждого полуцикла оставалась постоянной растяжение — 650, сжатие — 150 С и изменялась при 0 = 0. Как видно из рис. 5.13, независимо от уровня температуры в полуцикле сжатия кривые 1 и 3 практически совпадают при равных скоростях деформирования и одинаковой амплитуде необратимых деформаций. Вместе с этим был отмечен обратный эффект — влияние деформаций ползучести, развивающихся при высокой температуре, на ход кривой активного нагружения в последующем полуцикле с более низкой температурой. В этом случае в эксперименте наблюдается некоторое смещение кривой активного нагружения вниз по сравнению с неизотермическими испытаниями без выдержек. На рис. 5.14 показаны диаграммы деформирования стали Х18Н9 при неизотермическом нагружении, характерные для стабильного цикла. Нагружение осуществлялось по жесткому режиму с контролируемым законом изменения деформаций, температура изменялась в момент перехода через нуль по напряжениям от 150 до 650° С в процессе одноминутной выдержки. Кривые 1 ж 2 соответствуют циклу без выдержки, 3 и 4 — циклу с выдержкой при растяжении. Выдержка осуществлялась при 0 = onst до момента достижения заданного значения деформации. Как следует из рис. 5.14, смещение кривой 4 относительно кривой 2 составляет 10—15%. Отмеченное влияние деформаций ползучести при высокой температуре на активное нагружение при более низкой температуре может быть описано, как уже указывалось выше для изотермического случая, с использованием подходов, изложенных в главах 6, 7. [c.126]

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]

Усталость при высоких температурах представляет собой сложный процесс, в котором определенную роль играют явления ползучести и повреждения, характерные для длительного статического высокотемпературного нагружения [97, 111]. Этим обстоятельством в значительной степени объясняется отсутствие физического предела выносливости для материалов, испытываемых при высоких температурах. Высокотемпературную усталость можно считать одной из разновидностей коррозионной усталости. Тем не менее целесообразно особо рассмотреть этот вид нагружения, поскольку при высокотемпературной усталости в материале происходит ряд специфических процессов, прямо не связанных с коррозией. Так, при испытании образцов из литейного никель-хромового сплава ЖС6К при 900°С наблюдалось резкое снижение значений микротвердости от головок к рабочей зоне образцов, что можно объяснить весьма существенным разу-142 [c.142]

На рис. 5 показана кинетика ширины петли гистерезиса в четных (фаза сжатия) и нечетных полуциклах нагружения в связи с варьированием времени нагрева и выдернжи. Умеренное уменьшение ширины петли по числу циклов, характерное для небольших времен нагрева и выдержек, с увеличением времени выдержек сменяется процессом ее стабилизации или даже увеличения. При этом существенно возрастает величина необратимо накопленной деформации за цикл Дб = бс > — что определяется в основном полнотой завершения эффекта выравнивания температурного поля и частично эффектом ползучести, если учитывать большие длительности пребывания образца при высокой температуре в нагруя енном состоянии. [c.90]

Для приближенной расчетной оценки сопротивления образованию трещин в зонах концентрации напряжений при высоких температурах можно использовать результаты работ [3, 6]. Уравнение кривой ма юциклового разрушения при жестком нагружении (асимметричный цикл деформаций для темпертур t, при которых деформации ползучести существенно меньше циклических и пластических деформаций) имеет вид [c.102]

При варианте IIIБ величина а = Од, а е = е . Рассмотрим нагружение при наименьших значениях независимых переменных. Основной механизм зернограничной ползучести (образование, рост и объединение пор) контролируется диффузией вакансий, следовательно, решающее значение имеет фактор длительного пребывания при высокой температуре. Диффузия избыточных вакансий в стоки под действием статической нагрузки происходит в первую очередь к границам зерен ориентированным перпендикулярно нагрузке, в соответствии с градиентом концентрации напряжений и способствует более раннему образованию пор на границах. [c.55]

Диски роторов турбин работают при высоких температурах (до 850 К) и с большими окружными скоростями. Они состоят из трех основных элементов обода, переходного участка и ступицы. Условия работы и нагружения дисков роторов очень сложны. В зависимости от типа и мощности турбины можно выделить около 50-ти типов роторных дисков, которые можно разделить на несколько техно-лoгичe Jкиx групп. В поковках для роторов контролируют механические 1 войства, микроструктуру, величину внутренних напряжений, а также сплошность структуры с помощью ультразвукового метода [80, 83, 151]. Механическая прочность определяется путем контроля предела текучести определяют также и характеристики ползучести. [c.60]

При высоких температурах, когда проявляются температурно-временные эффекты (ползучесть, релаксация, структурные изменения), параметры, входящие в уравнения для описания скоростей развития трещины, становятся зависимыми от времени и условий нагружения, и справедливость имеющихся зависимостей требует дальнейшего эксцериментального подтверждения. [c.26]

Сопоставление экспериментальных и рассчитанных по уравнениям (4.21) и (4.31) данных показывает (рис. 4.8 и 4.9), что они находятся в хорошем соответствии друг с другом. Максимальное отклонение расчетных и экспериментальных значений долговечности не превышает двух раз (за исключением нескольких образцов с большой долговечностью), что находится в пределах разброса экспериментальных данных, получаемых на материалах в состоянии поставки. Небольшее отклонение наблюдается у образцов, испытанных при высоких температурах (450° С для стали 22к и 550° С для стали ТС), когда материалы проявляют уже свои реологические свойства и повреждение материала происходит как от циклических нагрузок, так и от ползучести. Лучшие результаты в условиях длительного циклического нагружения (для стали 22к — 450° С, для стали ТС — 550° С) дают [c.95]

На рис. 6.28 представлена зависимость скорости распространения трещины от частоты нагружения в стали SI5 при 400 °С и стали 316 при 650 °С при знакопеременном прямоугольном цикле напряжений. При высокой температуре легко происходит ползучесть, поэтому при частоте нагружения более низкой, чем 1 цикл/мин наблюдается зависимость скорости распространения трещины только от времени нагружения. Вид поверхности разрушения нержавеющей стали 316 показан на рис. 6.16. Данные, характеризующие распространение усталостной трещины в алюминиевом сплаве 2024-T35I приведены на рис. 6.29. Температура испытаний была довольно низкая (80 °С), поэтому переход от зависимости скорости распространения трещины от числа циклов нагружения к зависимости от времени нагружения наблюдается при низкой частоте за период >1 ч. [c.214]

Распространение трещины при многоцикловой усталости, удовлетворяющее условиям микротечения даже при высоких температурах, описывается законом, в соответствии с которым скорость трещины зависит от числа циклов нагружения при определенном А/С, практически одинаковом при комнатной и- низкой температурах. Зависимость от частоты нагружения (и связанная с ней зависимость от температуры) вызвана не влиянием ползучести, а во многих случаях связана со структурой металлов или хрупкостью, [c.214]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...