Выносливость (высокий предел усталости

Прочность материала, работающего при высоких температурах в условиях переменного режима. Специфической является работа материала в условиях одновременного наличия высоких температур и переменных силовых воздействий. Материал, работающий в таких условиях, должен обладать свойствами выносливости (высокий предел усталости) и (или) термической стойкости (высокий предел термической усталости). [c.310]

Как видно из табл. 30, прессовые посадки в 1,5—2 раза снижают усталостную прочность образцов. Обкатка поверхности значительно повысила предел выносливости образцов с прессовыми посадками всех диаметров, причем у обкатанных образцов диаметром 40 и 180 мм с напрессованными втулками о повысился до значений предела усталости гладких образцов. Еще более высокое значение о. получено для образцов диаметром 180 мм, которые после обкатки до запрессовки втулок подвергали чистовой обработке со снятием слоя 0,2 мм. При увеличении диаметра образцов фретинг-эффект не усиливается. [c.162]

Величина (Д) зависит от градиента напряжений. Влияние вида напряженного состояния на предел усталости более существенно проявляется у материалов с высокими значениями коэффициента A (q). Размеры образца не должны оказывать влияния на предел выносливости в условиях однородного напряженного состояния. В условиях неоднородного напряженного состояния эффект масштаба более су- [c.125]

Сопоставление результатов испытаний на усталость высокопрочной стали Г и мягкой раскисленной стали В показало, что, несмотря на существенную разницу прочностных и усталостных характеристик этих сталей при нормальной и пониженной температурах, полученных на гладких образцах, их пределы выносливости при наличии резкого концентратора напряжений и температуре —55 °С практически одинаковы, а при температуре —195°С мягкая сталь В обладает более высоким пределом выносливости. Наибольшие пределы выносливости при всех температурах были обнаружены у высокопрочной стали после закалки и отпуска (сталь Д). [c.105]

Специальным видом конструкционной стали является углеродистая и легированная сталь, применяемая для изготовления рессор, буферов и пружин в машиностроении и транспорте. Эти детали работают преимущественно в условиях воспринятия динамических нагрузок — толчков и сотрясений или многократных вибрационных колебаний нагрузки, а также при длительных плавно изменяющихся напряжениях (пружины, применяемые в качестве аккумуляторов энергии). Металл для этих деталей, во избежание их поломок или осадки, должен обладать высокими пределами упругости и выносливости (усталости) при достаточной вязкости. Поэтому для изготовления таких деталей применяется термически обрабатываемая сталь ряда марок, общим признаком которых является относительно высокое содержание углерода (0,5—1,20/о). Наряду с более дешёвыми углеродистыми марками для ответственных рессор и пружин применяются марки с повышенным содержанием кремния и марганца. Для весьма напряжённых деталей, подвергающихся многократным переменным нагрузкам, применяются. легированные марки с присадкой хрома и ванадия, а для работающих при особых условиях — также вольфрама или никеля. [c.387]

Предел усталости канатов, изготовленных из термически обработанной проволоки хромомолибденовой стали (0,260/о С, 0.950/о Сг, 0,2№/оМо), значительно выше, чем у канатов, изготовленных из углеродистой проволоки (0,50/оС) [45]. Среди канатов высокой прочности из углеродистой стали с различным содержанием углерода (0,5< /о, 0,650/о и 0,900/а С) наибольшую выносливость и вязкость показали канаты, изготовленные из проволоки с содержанием 0,5 /аС. [c.414]

Обычно величины напряжений, соответствующие пределу усталости, достигаются при комнатной температуре для сталей и чугунов при числе циклов, равном 10 —10 , причем большее число циклов соответствует большим размерам сечения образца. При этом кривая Веллера имеет хорошо выраженный переход в направлении, параллельном оси абсцисс, на которой отложено число циклов [48, 83, 120, 143, 144]. При небольшом повышении температуры при прочих равных условиях действительный предел выносливости сохраняется. Выше определенной для данного сплава температуры кривые усталости имеют значительный уклон к оси, отображающей число циклов, и даже при значительном увеличении числа циклов (до миллиарда и более) непараллельны оси циклов. Аналогично высокой температуре влияет агрессивная среда пар и вода с примесью щелочей и различных агрессивных добавок. В этих случаях величина предела выносливости обусловливается тем числом циклов (т. е. базой испытания, см. гл. VUI), при котором она определяется. Часто используется база, равная 10 циклов. [c.20]

Установлено, что, с одной стороны, в случае мелкозернистой стали (высокое отношение Оу- / наличие или отсутствие физического предела выносливости зависит от эффекта первоначального закрепления дислокации, причем динамическое деформационное старение не является необходимым условием для развития физического предела усталости, с другой - для крупнозернистой стали (низкое отношение влияние [c.159]

С увеличением размеров зерна в поликристаллах сопротивление усталости и число циклов до разрушения уменьшаются у гладких образцов сильнее, у надрезанных — слабее. Иначе говоря, мелкозернистый материал с более высоким пределом выносливости более чувствителен к надрезу, чем крупнозернистый ма1 ериал. [c.191]

Сопротивление усталости. Усталостная прочность чаще характеризуется величиной предела выносливости при симметричном изгибе гладкого образца, т. е. при неоднородном напряженном состоянии. Характерным для высокого предела выносливости является равенство и.ли близкое значение величины удвоенной амплитуды при симметричном цикле п величины временного сопротивления (иногда предела текучести) гладкого образца при осевом растяжении. [c.259]

Многие детали машин за время своей службы испытывают только ограниченное число перемен напряжений. В этих случаях расчет ведут по более высокому пределу ограниченной выносливости, при котором материал выдерживает заданное число циклов. Его величина определяется по кривой усталости для заданного числа циклов. [c.273]

На поверхности после азотирования образуется тонкий слой е-фазы (0,01—0,03 мм), обладающий высокой стойкостью против коррозии. Износостойкость азотированной стали в первую очередь из-за более высокой твердости выше, чем цементованной и закаленной. В азотированном слое возникают остаточные напряжения сжатия, величина которых на поверхности составляет 60—80 кг /мм . Это повышает предел выносливости и переносит очаг усталостного разрушения под азотированный слой. Предел усталости гладких образцов возрастает на 30—40%, а при наличии концентраторов напряжений (острых надрезов) более чем на 100%. С увеличением размера детали (образца) этот эффект азотирования на рост усталостной прочности уменьшается. [c.271]

Другим важным свойством азотированного слоя является более высокий предел выносливости (усталости), по сравнению с пределом вьшосливости поверхностных слоёв после других методов химико-термической обработки. [c.79]

Изменение сопротивления усталости стыковых соединений в состоянии после сварки в зависимости от предела прочности материала показано на рис. 7.2. В некоторых случаях, в частности при высоком пределе прочности стали, результаты испытаний обнаруживают очень большой разброс, что делает соотношение предела выносливости и предела прочности неопределенным. Предел выносливости при 100-10 циклов до разруше- [c.101]

Тип соединения. Наибольшее число испытаний было проведено со стыковыми соединениями, имеющими Х-об-разную, У-образную и и-образную разделку кромок. Существенной разницы в сопротивлении усталости этих трех соединений углеродистой конструкционной стали, как правило, не наблюдалось, хотя У-образные соединения, возможно, имели несколько более высокий предел выносливости по сравнению с Х-образными, Если такая разница в прочности соединений действительно имела место, то наличие ее можно объяснить тем, что при V-образном соединении зоны концентрации напряжений у краев наплавленного металла находятся на обеих сторонах свариваемых деталей в различных плоскостях, тогда как в Х-образном соединении эти зоны лежат в одной плоскости. Ввиду этого в Х-образном соединении может до известной степени проявляться взаимное на- [c.142]

Выносливость (усталостная прочность) — свойство материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных напряжений. Характеризуется пределом усталости или выносливости (наибольшим напряжением переменного цикла, которое может выдержать образец без разрушения при заданном высоком числе циклов 10 , 10 и т. д.). [c.53]

К числу конструкционных деталей относятся пружины и рессоры. Назначение пружин и рессор состоит в поглощении живой силы при ударе без получения остаточной дефор.мации. Пружины и рессоры должны работать в области упругих деформаций в условиях приложения динамической нагрузки, часто с большим числом перемен. Сталь для рессор и пружин должна обладать высоким пределом упругости и повышенным сопротивлением усталости. Кремний к повышенное содержание углерода резко повышают пределы пропорциональности, текучести и выносливости. Поэтому для рессор и пружин получили распространение в качестве типовых и кремни стые стали, в которые для улучшения закаливаемости вводят небольшое количество хрома, марганца, никеля. [c.77]

Это характерно для усталостного разрушения. Так как плоскости сдвига возникают и при холодной обработке, то указанные наблюдения объясняют, почел у холоднообработанный металл особенно чувствителен к коррозионной усталости, хотя он имеет более высокий предел выносливости. [c.607]

Уменьшить влияние состояния поверхности на усталость можно соответствующими технологическими методами обработки, приводящими к Упрочнению поверхностных слоев. К числу таких методов относятся наклеп поверхностного слоя путем накатки роликом, обдувки дробью и т. п. химико-термические методы — азотирование, цементация, цианирование термические — поверхностная закалка токами высокой частоты или газовым пламенем. Указанные методы обработки приводят к увеличению прочности поверхностного слоя и созданию в нем значительных сжимающих остаточных напряжений, затрудняющих образование усталостной трещины, а потому влияющих на повышение предела выносливости. [c.608]

При суммировании повреждений обычно для обеспечения надежности учитывают действие переменных напряжений, начиная от 0,7 предела выносливости (в предположении, что высокие напряжения могли понизить предел выносливости). В связи с высокими показателями степени при напряжениях в уравнениях кривых усталости действие малых напряжений не существенно, и поэтому в большинстве случаев, и в частности для типовых режимов, можно суммировать действие всех напряжений, что идет в запас прочности. [c.189]

Различные способы поверхностного упрочнения (наклеп, цементация, азотирование, поверхностная закалка токами высокой частоты ИТ. п.) сильно повышают значения предела выносливости. Это учитывается введением коэффициента влияния поверхностного упрочнения /С . Путем поверхностного упрочнения деталей можно в 2—3 раза повысить сопротивление усталости деталей машин. [c.318]

Провести лабораторную работу по определению предела выносливости, очевидно, невозможно, так как это требует очень большой затраты времени, но при наличи испытательной машины следует довести до разрушения (при высоких напряжениях) один-два образца, т. е. получить начальные точки кривой усталости. [c.173]

Азотированне. В специальных сталях, содержащих элементы, обладающие сродством с азотом, такие как хром и молибден (иногда алюминий или ванадий), при их обработке в безводном аммиаке примерно при 500° создается твердый поверхностный слой в состоянии внутреннего сжатия этот процесс азотирования иногда называют химическим наклепом. Сжатие возникает из-за того, что нитриды упомянутых металлов занимают большой объем и обла дают при этом повышенной твердостью, так что основной металл, которым они окружены, остается в состоянии сжатия. Эти стали (специально пред назначенные для азотирования) даже без азотирования имеют значительно более высокий предел усталости в отсутствие коррозионной среды, чем обыч ная малоуглеродистая сталь, азотирование же увеличивает его еще больше Для создания устойчивости рассматриваемых сталей против коррозионной усталости их азотирование необходимо. Так, например, коррозионно-уста лостная прочность азотированной стали, содержащей 1,58% Сг, 0,87% А1 0,33% Мо и 0,26% С, в воде реки Тиз при базе испытаний 1,7 X 10 циклов равнялась +38,75 кг мм , а у неазотированной она была только +7,75 кг мм предел коррозионной выносливости обычной малоуглеродистой стали при той же базе равен 3,1 кг мм , тогда как у нержавеющей стали 18-8, содержа щей 1 % вольфрама, в состоянии, когда ее прочность максимальна, он рав няется 17,2 кг мм [46]. [c.667]

В области предела выносливости находится в соответствии с уравнением (13) резкий излом, и предел усталости можно в соответствии с другими гипотезами объяснять как амплитуду напряжения, или амплитуду пластической деформации, при которой зародившаяся трещина критической длины о не распространяется. Сравнивая результаты вычисления с экспериментально определенной кривой усталости во всем диапазоне чисел циклов до разрушения, видим, что в области высокого числа цик.лов до разрушения будет играть значительную роль стадия зароящения усталостной трещины. [c.18]

Из табл. 16 следует, что отличие пределов выносливости на базе 10 циклов для исслеловапных сталей изменяется в пределах 0,17—0,3, более высокое значение Ki имеют стали с более высокими пределами текучести (12X13, ХН35ВТ, 40Х). Сравнивая значения Кг и Кз> видим, что основное отличие пределов выносливости исследуемых материалов обусловлено влиянием градиентов напряжений, которые наиболее существенны в области многоцикловой усталости, особенно [c.85]

Для серых чугунов характерно следующее соотношение пределов выносливости при растяжении, изгибе и кручении ст 1р t i = = 1 2 1,3. Наиболее высоко сопротивление усталости чугунов сжимающим напряжениям. При пульсирующем цикле сжатия оно в 5 - 6 раз выше, чем при пульсирующем цикле растяжения. [c.296]

Состояние поверхности сильно влияет на предел выносливости. Наиболее высокий предел выносливости имеют полированные образцы, а минимальный — образцы с черновой, неровной поверхностью, содержащей углубления и неровности, являющиеся концентраторами напряжений. Для более обстоятельной оценки сопротивления усталости рекомендуется испытывать сбразцы как гладкие, так и с острым концентратором. [c.26]

Весьма важными для последующих рассуждений оказались сведения, полученные при обследовании сетки трещин и заключающиеся в том, что хромовые покрытия с высокими первоначальными собственными напряжениями растяжения обнаруживают незначительные остаточные напряжения потому, что у этих покрытий напряжения снимаются в результате образования трещин. Напротив, хромовые покрытия, которые сначала обнаруживают лишь незначительные собственные напряжения и внешний вид которых отличается или небольшим количеством трещин или даже отсутствием их, опасны из-за пониженного снижения напряжений, так как они по большей части характеризуются высокими собственными напряжениями растяжения, которые с увеличением толщины покрытия могут еще возрасти. В более поздней работе Старек и его сотрудники вывели из этих наблюдений зависимость между числом трещин (количество трещин, пересекающих отрезок в 2,5 см) и снижением предела усталости (выносливости). Вильямс и Хаммонд провели замеры собственных напряжений (у свободно закрепленных пластинок) в сернокислом электролите и получили параболическую кривую собственных напряжений при изменении температуры электролита. Кривая имела минимум при 40°С и собственном напряжении сжатия [c.195]

Для разложения остаточного аустенита после цементации чаще применяют высокий отпуск при температуре 630—640° С, после чего следует закалка с пониженной температуры и низкий отпуск. Такая обработка также обеспечивает высокую твердость цементованного слоя. Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости вследствие образования в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия (до 40—50 кПмм ) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условии непрерывного размещения упрочненного слоя по всей поверхности детали. Например, после цементации на глубину 1,0 мм и закалки хромоникелевой стали (0,12% С, 1,3% Сг, 3,5% Ni) предел усталости образцов без концентраторов напряжений увеличился от 56 кПмм до 75 кГ мм , а при наличии надреза — от 22 кГ/мм до 56 кГ/мм . Дополнительно предел выносливости цементированных изделий может быть повышен дробеструйным- наклепом. Цементованная сталь обладает высокой износостойкостью и контактной прочностью. [c.253]

Направленно во.локна имеет существенное значение для выносливости стали. Поперечные образцы пз поковок и проката имеют более нпзкий предел усталости при изгибе и растяжении — сжа-Т11И, чем продольные. Разница возрастает с увеличением предела нрочности стали для стали с высокими значениями она составляет 20—30 о, для стали средней нрочности— 10—15%. При скручивающих нагрузках разница между пределами усталости продольных и поперечных образцов незначительна. [c.191]

Поверхностная закалка токадш высокой частоты повышает выносливость как гладких цилиндрических образцов, так и образцов с различными концентраторами напряжений — выточками, запрессовками и пр. Повышение предела усталости конструкционной стали под влиянием поверхностной закалки составляет при правильной технологии, в зависимости от глубины закаленного слоя, диаметра и формы образца и сорта сталп, 20—30% и более, у чугунов — 10—15% (табл. 40). [c.197]

Стендовые и эксплуатационные испытания шестерен из стали 55ПП после закалки т. в. ч. показали, что такие шестерни обладают высокими показателями прочности (предел прочности при изгибе, ударная вязкость, предел усталости) близкими (а иногда и более высокими) к показателям прочности цементованных шестерен. Испытания контактной выносливости шестерен из стали 55ПП еще продолжаются, однако для целого ряда шестерен с модулем 4,5—6,0 мм, для которых контактные напряжения не являются наиболее высокими, использование стали 55ПП является целесообразным. [c.620]

При этом значение прочности сердцевины испытываемой стали значительно ниже прочности сердцевины легированной стали 18ХНВА, следовательно, нельзя считать, что высокий предел выносливости зависит в данном случае от высокой прочности сердцевины. Причины, обусловливающие такой высокий предел выносливости среднеуглеродистой стали, очевидно, заключаются в благоприятном распределении напряжений и глубоком распространении остаточных напряжений в результате нитроцементации. Для изучения остаточных напряжений были взяты образцы диаметром 50 мм, прошедшие испытание на усталость. СЗстаточные напряжения определялись по методу Закса и Н. Н. Давиденкова. [c.159]

Таким образом, правильный выбор напряжений для металлов, предназначенных к длительной работе в услозиях высоких тегмпе-ратур, возможен только тогда, когда известны характеристики, полученные при длительных испытаниях металлов и сплавов на ползучесть и длительную прочность. Обе эти характеристики в основном зависят от температуры, величины нагрузки (напряжения) и структуры сплава. Наряду с этим от сплавов, предназначенных для работы при высоких температурах, требуются еше высокое со-яротивление термической усталости (разрушению в результате повторных нагревов и охлаждений), малая чувствительность к надрезу и высокий предел выносливости при рабочих температурах. [c.205]

Другим фактором, который необходимо учитывать при исследовании влияния размера на сопротивление усталости, являются свойства материала образцов. На рис. 4.5 видно, что масштабный эффект сильнее проявляется в случае стали с высоким пределом протаости, чем в случае алюминиевого сплава или стали 8АЕ 1035. В табл. 4.2 приведены данные Джонстона [29], который испытывал образцы диаметром от 2,54 до 165 мм в условиях изгиба при вращении. Эти данные показывают влияние СВОЙСТВ материала образца на масштабный эффект. В этом случае особенно заметно резкое уменьшение предела выносливости образцов диаметрам 165 мм из стали средней твердости. Предел выносливости этих образцов составлял всего 53% предела вынос-л ивостп образцов диаметром 7,62 мм. [c.58]

Таким образом, при весьма жестких концентраторах напряжений чрезмерное увеличение предела прочности вызывает резкое понижение прочности при статической выносливости. Данные табл. 5 показывают, что наблюдается уменьшение статической выносливости при испытании проушин из стали ЭИ643 с ав=2,15 Гн1м (215 кГ1мм ) несмотря на высокие значения пределов усталости надрезанных образцов. [c.35]

Нержавеющие стали, как и все прочие металлические материалы, подвержены усталостному разрушению. В отсутствие коррозии все типы нержавеющих сталей имеют истинный предел усталости, который равен примерно половине временного сопротивления (для сталей с очень высоким временным сопротивлением эта доля несколько меньше). В коррозионной среде предел выносливости отсутствует и число циклов, приводящих к разрушению, становится функцией циклического напряжения при любых уровнях последнего. Кривая зависимости напряжения от логарифма числа циклов также смещается в сторону меньших напряжений. Взаимосвязь состава и прочности стали И параметров коррозионной среды с усталостным разрушением слишком сложна и не может быть детально здесь рассмотрена. В качестве общего примера можно привести такие цифры предел коррозионной выносливости (10 циклов в 3%-ном растворе Na l) смягченных мартенситных сталей равен примерно 120 МН/м , а смягченных аустенитных сталей 200 МН/м , [c.39]

По условиям работы лопаток паровых турбин (пульсирующий удар струп, выходящей из сопловых аппаратов) сталь 1X13 должна иметь высокое сопротивление усталости. Как следует из данных табл. 6, предел выносливости сталей после надлежащей термической обработки при комнатной температуре составляет 0,5 аь- [c.1273]

Остановимся еще вкратце на усталости металлов и сплавов при повышенных температурах. Определение предела выносливости для стали по Вёлеру, если температура достаточно велика, оказывается невозможным кривая усталостной прочности не стремится к горизонтальной асимптоте и в полулогарифмических координатах излома не обнаруживается в этом смысле сталь при высокой температуре ведет себя так же, как цветные металлы при нормальной температуре. Поэтому приходится определять условный предел усталости при очень -большом числе циклов и вводить большие запасы прочности. [c.416]

Строя кривую усталости по точкам разрушившихся образцов легко убедиться, что, например при испытании стали (рис. 557 кривая 1), при высоком уровне напряжений кривая круто падает а 110 мере снижения их крутизна уменьшается и кривая асимпто тически приближается к некоторой горизонтальной прямой, отсе кающей на оси" ординат отрезок, величиной которого и определяется предел выносливости. Ордината точки на кривой, где последняя практически начинает совпадать с указанной асимптотой, соответствует такому напряжению, при котором образец не разрушится, пройдя число циклов, соответствующее заранее заданной величине, так называемой базе испытания Л о- [c.596]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...