Влияние свойств материала на термическую усталость

При выборе материала для высокотемпературного оборудования необходимо учитывать влияние термоциклирования. Как отмечалось выше, колебания температуры могут влиять как на термическую усталость, так и на защитные свойства пленок, образовавшихся иод действием окислительной среды в период эксплуатации, предшествующий резким колебаниям температуры. [c.73]

Условие A0t 2o-o,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение— нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто охлаждения — нагрева и других параметров, которые могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл. [c.237]

Следует, однако, различать явления термической и механической малоцикловой усталости, происходящей при высокой постоянной температуре. Термическая усталость связана с непостоянством температуры в цикле, обусловливающим протекание ряда характерных для этого явления процессов. При термической усталости циклическое пластическое деформирование происходит в определенном интервале температур и в полуциклах нагрева и охлаждения оказывает различное влияние на характер изменения структуры и свойств материала. Например, помимо естественного различия физико-механических свойств материала при максимальной и минимальной температурах цикла может существенно отличаться характер происходящих в структуре процессов (растворение или выделение частиц второй фазы в гетерогенных технических сплавах). [c.7]

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ [c.137]

Холодная пластическая деформация и термическая обработка существенно воздействуют на структуру и свойства металлов и сплавов. Поэтому, рассматривая влияние наклепа и термообработки на сопротивление термической усталости, следует прежде всего иметь в виду особенности воздействия этих процессов на структурное состояние и изменение соотношения кратковременных и длительных механических характеристик материала. [c.148]

Структура металлов при термоциклировании формируется в несколько стадий. На первой стадии нагревы устраняют дефекты, присутствовавшие в металле в исходном состоянии. Однако под влиянием термических напряжений происходит образование новых дефектов структуры — дислокаций и их скоплений, избыточных вакансий. В результате разупрочнение, имевшее место на первой стадии, сменяется упрочнением. На третьей стадии появляются микротрещины, прогрессирующие от цикла к циклу развитие их приводит к росту крупных магистральных трещин, которые квалифицируются при технической оценке термостойкости как трещины термической усталости. По числу циклов до образования трещин или достижения ими определенных размеров обычно оценивают сопротивление материала термической усталости. О накоплении дефектов при термоциклировании можно судить и по данным изменения физических свойств металлов и сплавов 149, 1851. [c.13]

Весьма значительно влияние роста рабочей температуры подшипника на сопротивление усталости, причем это влияние сказывается как непосредственно, так и через температурные напряжения. Обычная рабочая температура подшипников транспортных дизелей 80. .. 100 °С, но имеются двигатели, в которых температура подшипников достигает 150 °С. С повышением температуры снижаются все показатели механической прочности, в особенности у баббитов при температуре 100 °С они снижаются примерно в 2 раза по сравнению с показателями при нормальной температуре. Различие в коэффициентах линейного расширения подшипникового сплава и материала основания служит причиной температурных напряжений. Остывание подшипника из баббита (среднее значение коэффициента линейного расширения а = 25-10" ) на стальном основании от рабочей температуры 60 °С до нормальной может вызвать (в зависимости от механических свойств и соотношения толщин) напряжения, превосходящие предел текучести сплава. Сравнительно небольшое число повторных нагреваний и охлаждений в указанном интервале температур приводит иногда к появлению трещины в баббите вблизи стыка с основанием вдоль по окружности. Образование трещин или возможный наклеп сплава в результате циклических термических напряжений неблагоприятно сказывается на сопротивлении усталости. Эти напряжения можно уменьшить, применяя бронзовый вкладыш, а при алюминиевом вкладыше они почти исчезают. [c.231]

Наряду с положительным защитным влиянием от воздействия газовой среды, покрытие изменяет- физико-механические свойства поверхностного слоя, в частности уменьшается пластичность его при низких температурах, что снижает сопротивление термической усталости. Повреждающее действие покрытий можно выявить при испытаниях на термоусталость без воздействия газовой среды, т. е. при разделении двух различно влияющих факторов снижения механических свойств и защитного действия от влияния среды. При этом выясняется, что долговечность материала с покрытием меньше, чем материала без покрытия. Влияние алитирования на сопротивление термической усталости литейного никелевого сплава по-казано на рис. 5.14. Алитирование круглых образцов с диаметром рабочей зоны 6,5 мм производилось диффузионным методом при 950 С в течение 4 ч, глубина алитированного слоя составляла 40 мкм. Как видно, алитирование несколько снижает долговечность при термоциклическом нагружении. Однако влияние алитирования уменьшается по мере уменьшения размаха деформаций. [c.174]

Последний пример указывает на возможность объяснения причин термической усталости па основе элементарных предпосылок в связи со структурной неоднородностью и анизотропией. Конечно, такая схема является односторонней, так как она не учитывает ряда факторов, в частности, влияния повторных нагружений на механические свойства материала. [c.75]

Многие из указанных материалов и методов обработки применяются при изготовлении деталей, подвергающихся при эксплуатации периодическим нагревам. Чаще качество этих деталей оценивают по прочности связи слоев, отличающихся друг от друга составом, и по способности сопротивляться образованию трещин термической усталости. Однако с гетерогенизацией структуры и свойств в пределах поперечного сечения детали появляются условия для необратимого формоизменения. Ниже рассмотрены некоторые вопросы влияния химической макронеоднородности на размерную стабильность стали. Роль микроскопической неравномерности распределения компонентов сплава, обусловленной гетерофазной микроструктурой материала, дендритной ликвацией и др. обсуждалась ранее. [c.167]

Исследование структурных изменений в материале nojf влиянием термической усталости находится на начальной стадии [2, 25, 72, 81, 115]. Первые серьезные упоминжия в литературе на эту тему относятся к пятидесятым годам, когда появились публикации Ко-нигера и Либмана В публикуемых работах [18, 781 приведены изменения механических свойств материала после их ударного нагрева, но без глубокого анализа структурных изменений. Исследования сводились к разработке нрвых методик для лабораторных условий и проводились они в основном на образцах из высоколегированной стали [2. 26, 75, 91, 142]. В этих работах описаны различные методики и определено количество циклов нагружения, при которых на поверхности материала образуются трещины. [c.21]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

Влияние размера зерна деформированных сплавов. Характер и степень влияния размера зерна на свойства жаропрочных сталей и сплавов зависят от типа материала, условий, в которых получен металл с различными размерами зерен, режима термической обработки после закалки и условий испытания. Изменение размера зерна может оказывать различное влияние на сопротивление ползучести, длительную прочность, пластичность и сопротивление усталости. Дес рмационная способность при увеличении размера зерна обычно понижается [85]. Что касается сопротивления ползучести, то наравне с большим пределом ползучести металлов, имеющих крупнозернистую структуру, по сравнению с мелкозернистыми, в некоторых условиях рост зерна может сопровождаться понижением сопротивления ползучести. [c.240]

При анализе закономерностей изменения пределов выносливости по трещинообразованию и разрушению от термической обработки и поверхностного наклепа необходимо учитывать следующее. Пределы выносливости материала зависят от его свойств, величины и распределения остаточных напряжений термического или механического происхождения, а также формы концентратора напряжений (наличия нераспространяющихся трещин в исходных острых надрезах). В связи с этим при сравнении пределов выносливости по трещинообразованию различных материалов, полученных на одинаковых образцах, необходимо иметь в виду следующее. Различие в пределах выносливости может быть следствием того, что для одного материала выбранный концентратор напряжения имеет закритическое значение теоретического коэффициента концентрации напряжений (аа>асткр) и в нем имеются нераспространяющиеся усталостные трещины, а для другого материала концентратор тех же размеров имеет докритическое значение этого коэффициента (ао<аокр) и в нем нет нераспространяющихся трещин. Наличие в зоне надреза остаточных сжимающих напряжений термического происхождения снижает влияние остаточных напряжений, возникающих в результате последующего поверхностного наклепа, так как возможности увеличения сопротивления усталости за счет этих напрял<ений уже в какой-то мере исчерпаны. Так, для стали 08 после закалки и старения (см. рис. 61, а) наблюдается отклонение от полученной зависимости, которое можно объяснить следующим образом. Термическая обработка приво- [c.151]

Микроструктура сплава АМг полиэдрическая, состоящая из кристаллов твердого раствора магния и алюминия Al(Mg), поэтому он при отжиге склонен к образованию крупнокристаллического строения. При сварке этот сплав дает прочные швы и обнаруживает малую разницу в механических свойствах зоны термического влияния и основного материала. Следует обратить внимание на исключительно высокий предел усталости сплава АМг, который даже для отожженного материала составляет 12,5 кГ1мм . Сплав АМг широко применяется для изготовления штампованных сварных изделий, от которых требуют сравнительно высоких механических свойств и высокой коррозионной стойкости. [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...