Длительное разрушение при высоких температурах. Вязкое разрушение

Элементы машин и конструкций могут работать в экстремальных условиях, при низких или высоких температурах, испытывать большие динамические, статические и циклические перегрузки, воздействие агрессивных сред и т. д., приводящие к отказам деталей машин. При перегрузках в деталях из пластичных материалов возможна пластическая деформация (изгиб оси и валов, растяжение болтов, слияние посадочных поверхностей в крепежных деталях и т. д.) или вязкое разрушение. При длительной эксплуатации при высоких температурах за счет ползучести (см..с. 301) нередко наблюдаются недопустимые деформации. Ползучесть материала лопаток и дисков турбин, паропроводов и других деталей ограничивает срок их службы. [c.314]

При температуре примерно выше половины абсолютной температуры плавления материала характер разрушения изменяется. Материалы, которые ранее деформировались по типу вязкого транскристаллического сдвига, теперь могут разрушаться в результате разделения по границам зерен. Ниже указанной температуры область граница зерен служит эффективным барьером для движущихся дислокаций, но с началом возвратных процессов она способствует разрушению. Таким образом, типичным для длительного высокотемпературного нагружения является межзеренное разрушение. Однако не исключено и внутризеренное разрушение, возможность Которого определяется скоростью деформирования и температурой. С повышением температуры переход от внутризеренного разрушения к межзеренному смещается в область более высоких скоростей деформирования. [c.159]

Для явления ползучести свойственна отчетливо выраженная тенденция с увеличением длительности пребывания металла в области повышенных температур вследствие постепенного ослабления границ зерен происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому . Это явление получило название охрупчивание материала . Природа такого хрупкого разрушения совершенно иная, чем в кратковременных испытаниях. Траектория распространения треп] ины при длительном воздействии повышенной температуры проходит вдоль границ зерен (рис. 2.44). Такой механизм разрушения вызывается (не всегда) наличием примесей или выделений хрупкой фазы по границам зерен, как это свойственно материалам в области климатических температур, а также скольжением по границам зерен и/или зарождением и ростом микропор и трещин при повышенных и высоких температурах. Подробно развитие явления ползучести и возможность его диагностирования в металлах рассмотрены в п. 5.11. [c.68]

Испытание металла на длительную прочность проводят до разрушения образца. Чем выше температура и напряжение, тем раньше происходит разрушение. Точка перелома прямой линии (рис. 6.4, а) соответствует переходу от вязких разрушений с образованием шейки, которые характерны для высоких напряжений, невысоких температур и сравнительно коротких промежутков времени до разрушения, к хрупким межзеренным (интеркристаллическим) разрушениям, которые происходят при более низких напряжениях, высоких температурах и длительных выдержках. Переход к хрупким разрушениям происходит за счет постепенного ослабления границ зерен. [c.176]

Пластичность металла, оцениваемая по удлинению образцов до разрушения, существенно зависит от характера разрушения (рис. 6.4, б). При вязком разрушении происходит монотонное уменьшение пластичности по мере увеличения времени до разрушения. При переходе от вязкого разрушения к хрупкому межзеренному (4, 4) пластичность резко снижается. Разрушения конструкций, в том числе и сварных, при высоких температурах, как правило, происходят без заметной пластической деформации, т. е. хрупко. Изучение причин хрупкости по результатам испытаний на длительную прочность требует большого времени и затруднено разбросом значений пластической деформации. Более стабильные результаты по высокотемпературной пластичности могут быть получены за сравнительно короткие промежутки времени при испытаниях с постоянной скоростью деформации, обеспечиваемой равномерным перемещением захватов машины. Установлены закономерности изменения пластичности при высоких температурах. При [c.178]

Так, для температуры эксплуатации 500. .. 510 °С сварные соединения работают в температурно-временной области вязких и смешанных разрушений и длительно сохраняют необходимую несущую способность (за счет эффекта контактного упрочнения ЗТВр ) при более высокой температуре, например 545. .. 560 °С, их несущая способность снижается по мере увеличения длительности эксплуатации с интенсивным развитием процесса хрупкого разрушения по 3TBp (исчерпание деформационной способности "охрупченной" прослойки при потере эффекта контактного упрочнения). [c.52]

Регулируя объемную долю и расстояние между волокнами (пластинами) мягкой или жесткой упрочняющей фазы, можно менять характеристики низкотемпературной пластичности или вязкости разрушения и длительной прочности, сопротивления ползучести. Так, уменьшение расстояния между пластинами вязкой у-фазы (Fe—Ni) в случае направленной кристаллизации композита NiAl/y с 12...15 до 2,2 мкм при одинаковом напряжении 30 МПа при 825 °С приводит к понижению скорости ползучести композита приблизительно на три порядка. Волокно или пластины ОЦК-тугоплавких металлов (твердых растворов на основе хрома, молибдена сечением 0,2...1,0 мкм) обеспечивают высокую жаропрочность при удовлетворительной низкотемпературной вязкости разрушения, а включения фазы Лавеса NiAlMe со структурой типа С14 сечением < 0,5 мкм увеличивают прочность при высоких температурах. [c.222]

Наиболее повреждаемые элементы теплоэнергетическо-I о оборудования — гибы труб. При умеренной рабочей температуре (до 370 °С) основным видом повреждения ги-бов являются коррозионно- усталостные трещины в нейтральной зоне. При более высоких температурах, при которых заметно проявляется ползучесть металла, разрушения возможны вследствие исчерпания длительной прочности или пластичности гибов. В ряде случаев, особенно при частых пусках котлов, может происходить растрескивание металла с внутренней стороны в районе нейтральной образующей. По внешнему виду разрушения делятся на хрупкие с сохранением исходной формы сечения гиба и вязкие со значительным раскрытием трещин и утонением стенки. Работоспособность высокотемператур- [c.6]

Вместе с тем и этот критерий имеет лишь от1 осит льный, условный характер [1, 263]. Во-первых, получаемое смещение критической температуры хрупкости зависит не только от конечного (хрупкого), но и от начального (вязкого) состояния, т.е. от конкретных температуры и длительности высокого отпуска с быстрым охлаждением. Во-вторых, нет никаких доказательств того, что это вязкое состояние не сопровождается элементами хрупкого состояния. Напротив, есть данные, прямо свидетельствующие о том, что в сталях, особо восприимчивых к отпускной хрупкости, даже после высокого отпуска с быстрым охлаждением фиксируется определенная степень того же по происхождению охрупчивания, которое в полной мере проявляется при температурах максимального развития обратимой отпускной хрупкости. Например, некоторые стали и сплавы железа после вьюокого отпуска с быстрым охлаждейием дают значительную долю межзеренного хрупкого разрушения и сильную травимость границ зерен растворами пикриновой кислоты, т.е. обнаруживают признаки, характерные для состояния обратимой отпускной хрупкости (о причинах этих явлений см. в гл. II). [c.23]

Результаты определения критической температуры хрупкости этих сталей (предварительно стабилизированных длительным высоким отпуском) после изотермических выдержек длительностью до 3000 ч при температурах 400—550°С показали [21, что чистая сталь (плавка с 0,003 % Р) практически не охрупчивается во всем интервале температур даже при максимальной продолжительности изотермических выдержек. Отпускная хрупкость плавки, содержащей 0,010 % Р, развивается в тех же условиях весьма заметно (рис. 2, а) повышение температуры хрупко-вязкого перехода достигает при температуре максимального охрупчивания значения ЛГ =80°С, Наблюдаемое охрупчивание и полученные закономерности влияния на него фосфора можно с уверенностью отнести к "классическим" проявлениям обратимой отпускной хрупкости, поскольку повышение температуры хрупко вязкого перехода не сопровождается какими-либо статистически значимыми изменениями структурно-чувствительных свойств коэрцитивной силы, твердости, предела текучести однако при этом повь(шается травимость зерен пикриновой кислотой, увеличивается доля межзеренного хрупкого разрушения в изломе, наблюдается высокотемпературная обратимость [2]. Показано также, что охрупчиванию этой стали соответствует сегрегация фосфора по границам зфен, определенная методами внутреннего трения [22] и Оже-электронной спектроскопии [45]. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...