Хрупкое разрушение при высоких температурах

ХРУПКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ 075 [c.675]

Хрупкое разрушение при высоких температурах [c.675]

В монографии рассмотрены основные положения теории жаропрочности сварных соединений и методы ее оценки в лабораторных условиях с помощью стендового и эксплуатационного опробований. Особое внимание уделено хрупким разрушениям при высоких температурах, являющимся основной причиной снижения работоспособности сварных узлов. [c.2]

Повышенной склонностью к хрупким разрушениям при отступлении от рекомендуемых режимов отпуска обладают также сварные высокохромистые швы мартенситного класса. Аустенито-ферритные швы, не склонные к образованию горячих трещин, имеют, как правило, высокую стойкость против хрупких разрушений при высоких температурах даже при значительном развитии в них процессов охрупчивания. Вероятность подобных разрушений может быть оценена по величине длительной [c.73]

Ранее было показано, что свойства сварных соединений при высоких температурах в существенной степени зависят от их структуры и степени неоднородности, обусловленных воздействием термодеформационного цикла сварки. Поэтому проведению испытаний, оценивающих собственно жаропрочные характеристики, должна предшествовать оценка свариваемости сталей с целью получения сведений о степени изменения свойств материала, вызванного сваркой. Особое значение при этом следует уделять определению степени нестабильности структуры различных зон сварного соединения и изменению свойств околошовной зоны, являющейся наиболее вероятным местом появления хрупких разрушений при высоких температурах. Сами же высокотемпературные испытания должны проводиться на образцах сварных соединений, выполненных при тех же режимах и при той же толщине и жесткости свариваемых элементов, как и на реальных изделиях. [c.104]

Образование трещин при высоких температурах в малоуглеродистых и хромомолибденовых швах типа Э-ХМ возможно, как показывает опыт эксплуатации, при наличии в них различного рода дефектов и в первую очередь надрывов в корне шва. В то же время развитие трещин идет относительно медленно и поэтому они обнаруживаются обычно при осмотрах во время капитальных ремонтов. Трещины же в швах типов Э-ХМФ и Э-МФБ даже при сравнительно небольших отклонениях от оптимального режима отпуска (недоотпуске) могут достигать значительного развития, приводя в отдельных случаях к аварийным последствиям. Зародышевые трещины в этих швах могут возникать и непосредственно после сварки в условиях жесткости, при отклонениях от режима подогрева или недоотпуске. Критерием склонности швов к хрупким разрушениям при высоких температурах является величина их длительной пластичности, оцениваемая по результатам испытания образцов на растяжение с постоянной скоростью деформации (и. 14). [c.192]

При достаточно высокой температуре конструкция разрушается при весьма высоких разрушающих напряжениях и остаточные напряжения не оказывают влияния на величину последних. Когда температура работы конструкции ниже критической температуры торможения процесса распространения хрупкой трещины (для основного металла конструкции), хрупкое разрушение может возникнуть при довольно низких напряжениях, однако при этом трещина остановится после распространения на некоторую длину. Полное разрушение конструкций происходит при высоком разрушающем напряжении. В этом случае остаточные напряжения оказывают влияние на работоспособность конструкции. При температуре испытания ниже температуры торможения трещины хрупкое разрушение будет происходить так а) если напряжение от внешней нагрузки, при котором возникла трещина, ниже критического напряжения, обусловливающего хрупкое разрушение при данной температуре, распространение трещины приостановится, а полное разрушение произойдет при высоких разрушающих напряжениях. В этом случае остаточные напряжения не влияют на величину разрушающей нагрузки б) если напряжение возникновения трещины выше критического напряжения, трещина распространится на все сечение образца, конструкция будет полностью разрушена при небольших значениях разрушающего напряжения. В этом случае остаточные напряжения оказывают существенное влияние на несущую спо собность конструкции. [c.221]

Оптимальные механические свойства и высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при отрицательной температуре они приобретают после закалки или нормализации и последующего высокого отпуска. [c.290]

Для анализа малоцикловых и хрупких разрушений судовых конструкций бьша осуществлена обширная программа исследований на лабораторных образцах и на натурных отсеках. В частности, было показано, что накопление малоцикловых повреждений вызывает снижение сопротивления последующему хрупкому разрушению при пониженных температурах. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений в корпусах судов достигают высоких значений (а = 2,5-4,5), особенно в местах приварки различных элементов к обшивке и в угловых точках отверстий под люки. [c.72]

Кроме углеродистых сталей для изготовления ответственных элементов находят применение также низколегированные стали, обладающие более высокими значениями предела текучести и временного сопротивления, менее склонные к хрупкому разрушению при пониженных температурах, обладающие повышенной стойкостью против коррозии. Так в условиях агрессивных сред рекомендуется применять стали с добавкой меди, повышающей их коррозионную стойкость. [c.483]

Снижение нижнего предела текучести особенно резко в тех диапазонах температур, где происходит существенное изменение степени блокировки дислокаций. В о. ц. к. металлах, например, резкая температурная зависимость сУт наблюдается ниже 0,2 Гпл (рис. 75), что как раз и обусловливает их склонность к хрупкому разрушению при низких температурах (см. 1гл. IV). Неизбежность температурной зависимости От° вытекает из физического смысла его составляющих. Действительно, ог должна зависеть от температуры, поскольку напряжения, необ- ходимые для преодоления сил трения, падают с повышением температуры из-за облегчения обхода барьеров путем поперечного скольжения и переползания, а также наличия температурной зависимости силы Пайерлса— Набарро. Степень блокировки дислокаций, определяющая величину Ку VI, следовательно, слагаемого Куй р в формуле (67), также должна уменьшаться при нагреве. В о. ц. к. металлах это обусловлено размытием примесных атмосфер уже при весьма низких температурах из-за высокой диффузионной подвижности примесей внедрения. [c.153]

Для защиты металлов от разрушения при высоких температурах раньше применяли металлические или, иногда, оксидные (стеклоэмалевые) покрытия. Опыт эксплуатации показал, что металлические покрытия не достаточно жаростойки, а оксидные покрытия плохо сопротивляются механическим и тепловым ударам. Так, хромовые и нихромовые покрытия рекомендованы для защиты сталей лишь при температурах до 800 °С. Лучшие из жаростойких стеклоэмалей для обыкновенных сталей выдерживают температуру также не выше 800—900 °С и, вследствие хрупкости, откалываются от металла при термомеханических воздействиях. Некоторые кристаллические оксидные покрытия весьма огнеупорны, но хрупки, пористы и слабо сцепляются с защищаемыми поверхностями. [c.139]

Оптимальные механические свойства и высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при низких температурах высокопрочные стали приобретают после закалки на мартенсит от температуры 900...950°С невысокого отпуска при [c.5]

Определение прочности сварных образцов при статической нагрузке в условиях, когда возможно их хрупкое разрушение (при высокой концентрации напряжений и низкой температуре), было проведено Институтом электросварки им. Е. О. Патона [27]. Испытанию подвергались образцы, показанные на фиг. 30. Часть образцов до испытания подвергались предварительному растяжению. Испытание при температуре Т = —60° С показало, что предел прочности при наличии резкой концентрации напряжений снижается. При этом образцы, подвергнутые начальному растяжению, производимому при нормальной температуре, имели более высокую прочность, чем образцы, разрушение которых при низкой температуре производилось без предварительного нагружения. Исследования, проведенные Институтом электросварки, прежде всего указывают не на влияние остаточных напряжений, а на большое значение концентраторов напряжений в условиях хрупкого разрушения. В этих условиях предварительное нагружение конструкций, производимое при нормальной температуре, способствует повышению их работоспособности. Объяснить это можно тем, что местные пластические деформации, появляющиеся при предварительном растяжении в наиболее опасном для прочности участке с высокой концентрацией напряжений, сглаживают резкость изменения формы, что приводит [c.97]

Молибден и его сплавы обладают высокой прочностью и пластичностью при повышенных температурах и склонностью к хрупкому разрушению при комнатной температуре. [c.534]

Используя стали повышенной и высокой прочности, можно снизить расход металла на 20—40 %, в сравнении с малоуглеродистой сталью. Низколегированные стали имеют повышенное сопротивление хрупкому разрушению при низких температурах- (ниже —30°С) и при динамических нагрузках. [c.15]

В процессе вылеживания при отсутствии внешних нагрузок могут возникать самопроизвольные хрупкие разрушения при понижении температуры. Эти хрупкие трещины относят к деформационным разрушениям. Причины их возникновения те же, что и рассмотренные выше на стр. 59—60. Появление их связано с тем, что при понижении температуры удельная работа разрушения металла снижается. Дефекты и концентраторы, размеры которых при более высоких температурах не являлись критическими, при понижении температуры переходят в разряд критических. Возникающая незначительная разность температур между отдельными точками детали создает дополнительные напряжения, которые в сочетании с ранее возникшими высокими остаточными напряжениями, способны вызвать хрупкое разрушение. [c.62]

Хрупкие разрушения при криогенных температурах. К числу основных требований, предъявляемых к сварным соединениям аустенитных сталей криогенного назначения, относя г определенный комплекс механических свойств, а именно — сочетание высокой исходной прочности (при 20°С), пластичности, вязкости при температурах до —269°С и малой чувствительности к концентрации напряжений. При оценке механических свойств важно установить соотношение между характеристиками, используемыми для расчета конструкции и склонностью материала к концентраторам напряжений или хрупкому разрушению. [c.278]

Прочность обеспечивает сохранение формы лезвий при силовом нагружении в процессе резания. Разрушение лезвий может быть хрупким, а при высоких температурах нагрева - пластическим. В первом случае имеют место осыпания, выкрошивания и сколы, во втором - пластическое течение с последующим срезом малых объемов инструментального материала. Так как разрушения могут зависеть от циклического изменения нагрузки на лезвии по направлению и знаку, то следует повышать предел усталости инструментальных материалов. Термические удары, например, при прерывистом резапии или неравномерном охлаждении лезвий приводят к растрескиванию инструментального материала. Поэтому важно иметь представление о его сопротивлении термодинамическим нагрузкам. [c.129]

Медь подвергается сильной коррозии и при действии газовых сред — хлор, бром, йод, пары серы, сероводород, углекислота разрушают медь. В особенности интенсивная коррозия меди имеет место при действии на нее водорода при высоких температурах. Этот вид разрушения известен под названием водородной болезни . Технические марки меди всегда загрязнены примесью закиси меди, которая при взаимодействии с водородом восстанавливается до металлической с образованием паров воды. Образующиеся при указанной реакции пары воды стремятся выделиться и нарушают связь между отдельными кристаллитами металла, вследствие чего медь становится хрупкой, дает трещины и не выдерживает динамических нагрузок. С повышением температуры водородная хрупкость меди увеличивается (рис. 174). [c.249]

Горячие трещины — хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в твердо-жидком состоянии в процессе кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии. [c.41]

Путь разрушения при длительном воздействии высокой температуры и нагрузок (испытания на ползучесть) проходит вдоль границ зерен, а не по телу кристаллитов. Такое разрушение вызвано не наличием примесей или пленок хрупких соединений на границах зерен (так как оно характерно не только для технических сплавов, но и для чистых металлов), а процессом, который характерен только для малых скоростей деформации при высоких температурах (см. гл. XVI), т. е. скольжением по границам зерен. Как было отмечено (ск. гл V), зернограничная деформация не может быть значительной, [c.434]

На образцах белого чугуна с содержанием 3,5 и 3,9% Си 1% Сг исследовали прочность и структуру при направленной кристаллизации чугуна в специальной изложнице. Выяснено, что скопления эвтектических кристаллов вытягиваются в определенном направлении и образуют агломераты, размеры которых уменьшаются с увеличением скорости охлаждения. В белом чугуне с высоким содержанием углерода при низких температурах происходит хрупкое разрушение, а при высоких температурах — вязкое. Разрушающее напряжение возрастает с повышением температуры до 400° С, при более высокой температуре разрушающее напряжение падает. [c.60]

Для большинства отраслей техники наиболее частыми разрушениями в эксплуатации являются усталостные (до 80% всех случаев разрушений) в последнее время в связи с расширением применения высокопрочных материалов участились случаи замедленных и хрупких разрушений. Следует отметить резкое уменьшение числа разрушений деталей горячей части авиадвигателей от длительного действия статических нагрузок при высоких температурах, чему способствовало то, что в последние годы обращается особое внимание на состояние поверхностного слоя деталей, сильно влияющего на жаропрочность [42]. [c.172]

Основной причиной износа считается хрупкое разрушение алмаза под действием возникающих в контактной зоне напряжений и микротрещин, являющихся следствием динамического и термического влияния. Износ от истирания значителен только в том случае, если алмаз неправильно ориентирован. Нельзя полностью игнорировать и износ, связанный с химическим сродством алмаза с железом, которое проявляется при высоких температурах. Чтобы уменьшить нагрев алмаза, выглаживание рекомендуется проводить при охлаждении маслом индустриальное 20, а при обработке цветных сплавов — керосином. Чтобы обеспечить более полное заполнение впадин микронеровностей и максимальное упрочнение поверхности, необходимо создать определенное удельное давление при выглаживании, при минимальной, по возможности,, общей, силе, от которой зависит деформация детали. Обеспечивается это выбором радиуса округления алмаза. Чем выше твердость материала, тем меньшим берется радиус [c.132]

Г Сварные магистральные нефтегазопроводы высокого давления диаметром до 820 мм при толщине стенки 6—9 н 9—15 мм При испытании на растяжение в области температур до — 70 С не снижает пластические свойства и. следовательно, не проявляет склонности к хрупкому разрушению. При —196 С пластичность стали значительно снижается [c.291]

Механические свойства спеченной двуокиси урана зависят от метода изготовления и температуры испытания. Сопротивление разрушению при комнатной температуре значительно ниже, чем при высокой. Двуокись урана стехиометрического состава,, хрупкая при 1000° С, становится пластичнее при 1600° С. Спеченная двуокись нестехиометрического состава UOs.oe пластически деформируется уже при 800° С. Прочность спеченной двуокиси урана на сжатие зависит от ее пористости и находится в пределах от 42 до 94 кгс/см . Скорость ползучести при сжатии образцов спеченной двуокиси урана удовлетворительно описывается [104] соотношением [c.130]

Для повышения прочности сталей при высоких температурах и для улучшения жаростойкости стали легируют. Для придания жаропрочности в состав металла труб вводят молибден в количестве 0,2—0,6 %. Он сравнительно дорог и дефицитен, растворяется в железе и образует включения карбидов последние относительно нестойки. В процессе длительной эксплуатации при высокой температуре они распадаются и в структуре стали появляются включения графита. Процесс графитизации молибденовой стали протекает быстрее в наклепанном металле. Так, в околошовной зоне сварных соединений могут образовываться чешуйки графита, приводящие к хрупкому разрушению. Процесс графитизации наблюдается при температуре выше 475 С. Вследствие склонности стали 15М к графитизации ее перестали применять. [c.161]

Другие исследователи считают, что при обычных режимах термической обработки в металле начинают развиваться микротрещины, образовавщиеся ранее в процессе сварки (сп. п. 2). Эта точка зрения подтверждается данными о склонности образцов к хрупкому разрушению при высоких температурах и напряжениях, близких к пределу текучести, а также наличии в металле микронадрывов [179]. [c.116]

Для многих металлов, в первую очередь имеющих объемноцснтрирован-ную кубическую или гексагональную решетку, при определенных температурах изменяется механизм разрушения вязкое разрушение при высокой температуре смеияется хрупким. Температурный нитервал изменения характера разрушения называется порогом хладноломкости. [c.73]

Большое распространение в последние годы получили малоуглеродистые низколегированные стали, прошедшие специальную термическую обработку — maгaglng (мартенситное старение). Эти стали отличаются высокими прочностными свойствами (предел текучести —62 кПмм и временное сопротивление —69 кПмм ) и стойкостью против хрупких разрушений при низких температурах они легко механически обрабатываются и свариваются в отожженном состоянии перед старением [85]. Одним из недостатков этих сталей является то обстоятельство, что они хорошо свариваются при небольших толщинах, если конструкция после сварки выдерживается при 300° С. Следует ожидать, что при сварке больших толщин для этих сталей возникнет ряд затруднений. [c.333]

Это, конечно, существенно для снятия напряжений в собранном корпусе, но еще лучше создать тепловую изоляцию всей наружной части корпуса, поместив внутрь вблизи стенки большое число собранных вместе электронагревателей сопротивления. Большинство корцусов газоохлаждаемых реакторов имеет тепловую изоляцию с вцутренней стороны, что обеспечивает возможность работы.их при температуре 325° С, которая намного диже температуры появления - деформации ползучести и возможного последующего разрушения. Однако эта температура достаточно высока, чтобы обеспечить высокую вязкость разрушения. Поэтому обычно из расчетов вязкости разрушения следует, что трещины протяженностью в несколько десятков сантиметров должны привести к хрупкому разрушению при рабочей температуре и малых напряжениях, на которые эти материалы обычно рассчитаны. Очень трудно представить себе, что трещины такой протяженности не распространяются на всю толщину корпуса, и что их [c.171]

Криогенные стали должны обладать достаточной прочностью при нормальной температуре в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению при низких температурах. К этим сталям нередко предъявляют требование высокой коррозионной стойкости. В качестве криогенных применяют низкоуглеродистые никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладноломкости. Для сварных конструкций, работающих при температуре до —196 °С, используют стали с 6—7 % N1 (ОН6А) и 8,5—9,5 % N1 (ОН9А), обладающие низким порогом хладноломкости. [c.299]

Для многих металлов, в первую очередь имеющих обьемноцент-рированную кубическую и гексагональную- решетку, при определенных температурах измейяется механизм разрушения, вязкое разрушение при высокой температуре сменяется хрупким при более низкой. Температурный интервал изменения характера разрушения называется порогом хладноломкости. Для установления температурной зоны перехода от хрупкого разрушения к вязкому применяются различные виды испытаний (прямые и косвенные). Однако для каждого способа оценки степени вязкого разрушения и вида испытания построенные кривые могут заметно отличаться от кривых, полученных другим методом на том же самом материале (кривые смещаются по оси температуры вправо или влево, изменяются ширина и характер изменения температурного интервала переходной зоны). [c.21]

Наблюдаемый одновременно эффект охрупчивания (снижение энергоемкости разрушения, повышение температуры хладноломкости и т. д.) менее удовлетворительно объясняется существующей теорией деформационного старения [7]. Блокирование дислокаций примесными атомами должно увеличивать вероятность возникновения и развития хрупких трещин, так как уменьшается возможность релаксации упругих напряжений за счет пластической деформации. При этом, как показано в работах [43, 44, 45, с. 157], возрастает интенсивность температурной зависимости предела текучести по сравнению с деформированным состоянием, что обычно связывают с увеличением склонности к хрупкому разрушению при снижении температуры нагружения. Однако хрупкость деформационно состаренной стали обьйчно оказывается более высокой не только по сравнению с деформированным, но и по сравнению с исходным состоянием (например, отожженным). В то же время блокировка дислокаций после отжига должна быть более сильной, чем после деформационного старения или, по крайней мере, одинаковой. Поэтому понимание природы охрупчивания при деформационном старении требует, по-видимому, более тщательного изучения природы влияния самой деформации на хрупкость. Это можно сделать, например, с помощью энергетических схем вязкого и хрупкого разрушения [46]. С возрастанием плотности дислокаций увеличивается величина упругой энергии, запасенной в металле. Эта величина, а следовательно, и плотность дислокаций не может превосходить определенного критического значения, которое определяется наступлением разрушения. С учетом неоднородности распределения дислокаций уже небольшая предварительная деформация может создать в отдельных объемах критическую плотность дислокаций. Если при последующем нагружении только некоторые из них релаксируют в трещину, то вследствие локальности процесса разрушения это уменьшит работу зарождения трещины. Степень релаксации упругих напряжений путем пластической деформации при развитии трещины будет меньше в деформационно состаренной стали не только вследствие блокировки дислокаций примесными атомами, но и вследствие более высокой исходной плотности самих дислокаций. Другими словами, достижение критической плотности дислокаций в деформационно состаренной стали требует меньшей дополнительной деформации, чем достижение указанной плотности в исходном (отожженном) состоянии. Это можно учесть в предлагаемых уравнениях хрупкого разрушения [7] через уменьшение величины эффективной поверхностной энергии стали после деформации и старения. [c.28]

Температура закалки перед сваркой сплавов, которые не претерпевают полиморфных превращений или в которых эти превращения не приводят к измельчению зерна при нагреве, не должна быть слишком высокой из-за опасности чрезмерного роста зерна, который может повысить склонность к хрупкому разрушению при высоких или низких температурах за счет уменьшения общей протяженности граничной поверхности зерен. При нагреве до температуры, при которой все-так11 возможно некоторое увеличение зерна, выдержка перед закалкой должна быть достаточной для установления равновесной кохщептрации после завершения роста зерна, так как вследствие миграции границ в процессе роста зерен концентрация примесей на границах может возрасти (рис. 45). [c.97]

Гл. 19 относится к механике разрушения. В современной литературе ча< то под механикой разрушения понимается один узкий ее раздел, а именно теория распространения треш,ин хрупкого и квазихрупкого разрушения. Весь формальный аппарат для этого подготовлен ранее, поэтому здесь дается лишь некоторая сводка известных уже читателю результатов и практические выводы из них. Большая же часть главы относится к условиям прочности хрупких материалов, теории накопления повреждений при длительном действии нагрузок при высоких температурах. Здесь же сообщ ены краткие сведения об усталостном разрушении. Автор полагает, что вопросы прочности как в принципиальном, так и в прикладном аспекте составляют необходимый элемент образования механика-универсанта и механика-инженера, и сознает совершенно недостаточный объем излагаемого им материала, но в заглавии книги фигурирует только слово механика , но не прочность , не расчеты , не сопротивление материалоЕ . [c.15]

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]

Работоспособность деталей и элементов многих машин и конструкций лимитируется их способностью к пластической деформации. При определенных температурно-скоростных условиях из-за значительного падения пластичности в металлических материалах проявляется склонность к хрупкому разрушению. В частности, при высоких температурах снижение пластичности происходит за счет интенсивного развития межзе-ренного смещения. В свою очередь, смещение по границам зерен вызывает зарождение и развитие микротрещин, приводящих к межкристаллитному разрушению. Экспериментальному определению величины проскальзывания по границам зерен и вклада межзеренного смещения в общую деформацию посвящен целый ряд работ. [c.36]

Отметим также, что быстрое разрушение конструкций может быть вызвано значительным уменьшением нагрузочной способности из-за широкомасштабного замещения сплава в поперечном сечении хрупкими (или даже пористыми) оксидами и другими продуктами коррозии. Этот процесс обычно протекает при высоких температурах в очень агресеивных средах и приводит к глубокому проникновению коррозии или даже к сквозному разрушению материала. В подобных случаях залечивание разрушенного металла оксидами [29, 30, 103], конечно же, не происходит из-за быстрого уноса металла со смежных участков. Примеры сильного коррозионного разрушения в литературе встречаются часто [40, 103, 185] и здесь специально не рассматриваются. [c.45]

Некоторые исследователи указывают, что межкри-сталлитный характер присущ трещинам, образующимся преимущественно при высоких температурах при сравнительно низких температурах более вероятно появление транскристаллитных трещин. Тонкие трещины получаются чаще при воздействии на металл низкоконцентрированных растворов щелочи более крупные трещины с обильным образованием черной магнитной закиси-окиси железа возникают в высококонцентрированных растворах щелочи. Как правило, в зоне образования таких трещин деформация металла отсутствует, вследствие чего подобные разрушения получили название хрупких или бездеформационных. [c.134]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...