Усталость и ползучесть металлов

На основе анализа многочисленных случаев повреждения, трещинообразования и аварий стальных конструкций разного назначения (сосуды и аппараты давления, резервуары, трубопроводы) рассмотрены вопросы технического диагностирования состояния металлов и определения их фактических механических свойств, в том числе характеристик трещиностойкости. Выполнен анализ факторов достижения предельных состояний конструкций по механизмам вязкого и хрупкого разрушений, усталости и ползучести металлов. Обобщены данные по оценке механических свойств металлов неразрушающими способами. [c.2]

Усталость и ползучесть металлов [c.97]

Первый труд, излагающий вопросы металловедения с точки зрения прочности. Книга широко используется в качестве учебного пособия в машиностроительных втузах, а также в заводских лабораториях и научно-исследовательских институтах. На базе современного представления о строении металлов в ней излагаются механические свойства металлов статическая прочность, пластическая деформация, усталость и ползучесть металлов, остаточные напряжения, механические свойства однокристальных металлов. В книге приведено большое количество результатов собственных исследований. [c.10]

Усталость и ползучесть чистых металлов [c.313]

Многочисленные известные виды испытаний на прочность и остаточную деформативность, в том числе испытания на статическое растяжение, ударную вязкость, усталость и ползучесть, прямо или косвенно дают меру сопротивления металлов разрушению в различных условиях эксплуатации. Вместе с тем только в те- [c.324]

Механические свойства — упругость, прочность, пластичность, вязкость, сопротивление усталости и ползучести, чувствительность к надрезу и др. являются в большинстве случаев основными для суждения о целесообразности применения того или иного металла. Знание механических свойств важно как для конструкторов, так и для технологов. Изложению этих вопросов было посвящено первое издание книги, вышедшее в 1946 г. [c.8]

Под прочностью металла или сплава понимают его свойство сопротивляться разрушению под действием внешних сил (нагрузок). В зависимости от характера действия этих сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, усталость и ползучесть. [c.17]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ — способность металлов сопротивляться деформированию (изменению формы) и разрушению под действием внешних механических сил. К М. с. относятся упругость, прочность, пластичность, вязкость (см. Вязкость материала), сопротивление усталости и ползучести, чувствительность к надрезу и др. М. с. м. являются в большинство случаев основным показателем для определения возможности применения того или другого материала в конструкции. [c.79]

В этой главе дан обзор современного состояния знаний в области коррозионной ползучести и разрушения материалов. Понимание этих процессов основано главным образом на обобщении результатов многочисленных исследований коррозионной ползучести, не содержащих, как правило, систематического параметрического анализа. Определенная информация получена также в смежных областях, например прн исследовании коррозионной усталости и прочностных свойств плакированных металлов при комнатной температуре. К числу основных результатов следует отнести выводы об упрочняющем воздействии поверхностных оксидов (окалин) и об ухудшении параметров ползучести и разрушения в горячих агрессивных средах вследствие разрушения поверхностной окалины и химического воздействия на металл. [c.46]

В отношении условий длительной прочности полимерных материалов можно повторить все, что было сказано для длительной прочности при высокотемпературной ползучести металлов в п. 4.1. Для гарантии достаточно малой вероятности длительного разрушения при П 1 в формулу (4.16) нужно вносить вместо параметров С и А кривой статической усталости, отвечающей 50 %-ной вероятности разрушения, параметры кривой, соответствующей малой вероятности. Кроме того, учитываются, как уже говорилось в п. 4.1, возможные отклонения расчетных напряжений от их средних значений. [c.117]

Аттестационные данные должны обеспечивать возможность расчета конструкций из соответствующего материала на циклическую прочность. Применительно к условиям эксплуатации, исключающим ползучесть, должны быть представлены гарантированные (для регламентированных техническими условиями характеристик прочности и пластичности металла и сварных соединений и ресурса эксплуатации) кривые усталости по образованию макротрещин в диапазоне предельных температур от 20° С до наибольшей рабочей, допускаемой для материала, в интервале от 10 до 10 циклов. Кривые усталости определяют при постоянной температуре через интервалы 50—100° С в зависимости от интенсивности изменения сопротивления усталостному разрушению по мере увеличения температуры испытаний. Кривые для промежуточных температур могут быть получены интерполяцией амплитуд деформаций (напряжений) для заданных чисел циклов по температуре. [c.243]

В зависимости от назначения электродов производятся испытания других свойств металла шва и сварного соединения, определяющие пригодность электродов для сварки изделий, работающих в специфических условиях. К таким испытаниям относятся испытания на стойкость против коррозии, на ползучесть, на склонность к старению, на усталость и др. [c.289]

Не останавливаясь на основных механизмах деформирования и разрушения металлов при высокотемпературной ползучести и механической усталости при низких и повышенных температурах [2], рассмотрим результаты исследований изменения структуры и физико-механических свойств металлов в режимах кратковременного и длительного термоциклического и комбинированного нагружения с ползучестью. [c.102]

Комплексные исследования металла проводили в исходном состоянии, после испытаний на кратковременную и длительную (с выдержкой 5 мин при Т. ах) термоусталость при температуре Т тах = 600 и 700° с, после комбинированных испытаний на термическую усталость с ползучестью при = 600° С и напряжениях 10—24 кгс/мм , а также после старения при 600° С длительностью до 3000 ч. Во всех случаях рассматривали не менее трех уровней длительности испытания по отношению к долговечности, а именно 10, 50 и около 100% числа циклов Np или времени до разрушения Тр. [c.105]

В режимах с кратковременной термической усталостью и незначительной долей зернограничной ползучести разрушение происходит путем распространения транскристаллитной трещины с поверхности образца. Следовательно, в объеме металла не образуются множественные очаги разрушения, приводящие к заметному снижению относительной плотности вплоть до стадии разрушения. Подтверждают это результаты микроисследований, а также отсутствие разности как по изменению плотности, так и по числу циклов до разрушения мелкозернистой и крупнозернистой стали с различной поверхностью границ зерен. [c.118]

Сопротивление усталости сталей при повышенных температурах находится в наиболее тесной связи с временным сопротивлением разрыву при соответствующей температуре (как это имеет место и при температуре 20° С). Отношение предела выносливости к временному сопротивлению разрыву при различных температурах находится в пределах 0,45—0,60. При повышенных температурах длительное действие статических нагрузок вызывает ползучесть металла. Предел ползучести с повышением температуры быстро падает, и опасные для деталей деформации или разрушения могут происходить при напряжениях значительно ниже пределов выносливости. Как правило, стали и сплавы, хорошо сопротивляющиеся ползучести, хорошо сопротивляются и усталости. [c.30]

К основным механическим свойствам металлов относят прочность, твердость, упругость, пластичность, ударную вязкость. Прочность — способность металла сопротивляться разрушению или появлению остаточных деформаций под действием внешних сил. Большое значение име т удельная прочность, ее находят отношением предела прочности к плотности металла. Для стали прочность выше, чем для алюминия, а удельная прочность ниже. Твердость — это способность металла сопротивляться поверхностной деформации под действием более твердого тела. Упругость — способность металла возвращаться к первоначальной форме после прекращения действия сил. Пластичность — свойство металла изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом. Ударная вязкость — способность металла сопротивляться разрушению под действием динамической нагрузки. Кроме указанных механических свойств можно назвать усталость (выносливость), ползучесть и др. Для установления характеристик механических свойств производят их испытания. [c.30]

Металлы испытывают на растяжение, сжатие, кручение, на удар, усталость, на твердость и ползучесть (при комнатной, низких или высоких температурах). [c.81]

Другие металлы, вводимые иногда в крайне незначительных количествах и тем не менее резко влияющие на свойства сплава в желаемом направлении, называют легирующими (буквально связующими ) добавками. Они значительно повышают механические свойства металлов и сплавов (твердость, пределы прочности, упругости, усталости, сопротивление ползучести и др.). Так, например, присадка (добавка) бериллия в количестве 0,5% к меди сообщает ей свойства, близкие к стали, усиливая при этом ее электропроводность. Присадка малых количеств бора к стали и сплавам алюминия или присадка незначительных количеств лития к алюминию или свинцу значительно увеличивает твердость этих сплавов и металлов. [c.93]

Развитие термической усталости обязано действию многократных термических напряжений, когда свободному расширению или сжатию наружных слоев металла препятствуют внутренние слои. Термические напряжения определяются теплофизическими и механическими свойствами металла, а также свойствами окружающей теплопередающей среды. В качестве основного параметра для оценки термической усталости принимается суммарная деформация в цикле. Разрушения при этом могут быть обусловлены как усталостью, так и ползучестью. Изменения, свойственные ползучести, вызывают напряжения, действующие в металле при максимальной температуре, а процессы усталости обусловлены циклическими воздействиями температурных напряжений. [c.7]

Особый вид ползучести и усталостного разрушения или термическая усталость наблюдается, если деталь в процессе эксплуатации подвержена многократному нагреву и охлаждению. Термическая усталость связана не только с величиной приложенных нагрузок, но и с тепловым расширением и теплопроводностью металлов. Линейные и объемные изменения размеров деталей при их нагревании и охлаждении не всегда обратимы. При частых сменах температур могут появиться остаточные деформации, которые суммируются с деформациями, появляющимися от приложения еще и внешних нагрузок. Все это значительно ускоряет разрушение. При этом остаточная деформация, возникающая при частых сменах температур, и сама по себе может быть настолько значительной, что может нарушить нормальную работу отдельных деталей, затрудняя эксплуатацию всей конструкции. [c.147]

Выводы из опытов на растяжение. Уже перечисленные выше явления, обнаруживаемые в материалах при простом растяжении образца, показывают, насколько сложен процесс пластической деформации. Мы оставили без рассмотрения такие проявления пластичности, как усталость, старение, восстановление и другие. Большинство из названных эффектов ещё недостаточно хорошо изучено, и потому понятно, что в настоящее время не существует общей теории пластичности, позволяющей рассчитывать напряжения и деформации в телах сложной формы при произвольных заданных нагрузках с учётом всех этих эффектов. Не существует, например, достаточно удовлетворительной теории ползучести металлов даже при первоначально упругих напряжениях, хотя имеется большое количество работ в этом направлении 1 эффект Баушингера при сложных на- [c.15]

При эксплуатации стопорных и регулирующих клапанов в их корпусах могут из-за больших температурных напряжений, возникающих при пусках, появляться трещины. В местах концентрации напряжений происходит пластическая деформация металла и после определенного числа пусков в этом месте в результате малоцикловой усталости металла появляется и растет трещина. Появлению трещин способствуют также ползучесть металла и наличие дефектов в отливке, из которой изготовлен корпус клапана. Кроме того, наблюдались случаи разрушения экранов, предохраняющих от переохлаждения дросселированным паром внутреннюю поверхность переходных патрубков, соединяющих регулирующие клапаны с турбиной. [c.191]

Реальность данного механизма коррозионной усталости подтверждают исследования, показавшие что ползучесть (медленная пластическая деформация), которая также осуществляется путем переползания дислокации, ускоряется общей коррозией напряженного металла. Чем выше скорость коррозии, тем выше и скорость ползучести. Прекращение коррозии, например путем катодной защиты, ведет к уменьшению скорости ползучести до исходного значения. Влияние коррозии на ползучесть мелкозернисты, металлов наблюдается у меди, латуни [82], железа и углеродистой стали [831. [c.164]

К этому времени относятся фундаментальные работы В. П. Ветчинкина (1888—19.55) но определению критического числа оборотов длинных валов, Б. Г. Галеркина (1871 —1945) но расчету пластин, Н. М. Беляева (1890— 1944) по теории пластических деформаций, проблемам усталости и ползучести металлов, контактных напряжений и т. д. Теория упруго-пластнче-ских деформаций развивается и используется для решения задач о сопротивлении как при статическом, так и при скоростном деформировании, что позволяет и в машиностроительных расчетах отразить принципы предельной несуш,ей способности. В 1938 г. Академией наук СССР была проведена первая научная конференция по пластическим деформациям, показавшая как новые результаты исследований в машиностроительной и строительной области, так и перспективы их развития. [c.36]

С помощью теории дислокаций можно объяснить механизмы многих физических процессов упрочнения и разрушения г гатериалов, механические свойства металлов (величины пределов упругости, текучести и прочности), процессы старения, внутреннего трения, усталости и ползучести металлов, а также разработать рекомендации по повышению прочности материалов или по организации их направленного разрушения при обработке резанием. [c.29]

Прочность характеризует свойство металла или сплава сопротивляться действию внешних сил. По способу действия внешних сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, усталость и ползучесть металла с определением соответствующего предела прочности, выраженного в кПмм . По системе (СИ) предел прочности — это давление, равное 1 н на 1 (1 н/м" ), при котором испытуемый образец металла разрушается. [c.6]

Исследование результатов перемежающегося действия усталости и ползучести, предложенное Комитетом по исследованию свойств металлов (Metal Properties oun il), состоит в циклическом нагру- [c.460]

Недавние исследования 127] указывают на то, что оценки, полученные способом разделения размаха деформации, можно улучшить, если перед использованием формулы (13.50) нормировать соотношения зависимости деформаций от долговечностей с помощью определяемой в реальных эксплуатационных условиях пластичности материала при ползучести и при пластическом деформировании. Предложена [25] также процедура применения метода разделения размаха деформации многоосного нагружения однако она нуждается в более основательной проверке, С помощью метода разделения размаха деформации недавно успешно были проанализированы рассмотренные ранее данные Комитета по исследованию свойств металлов (Metal Properties oun il) о перемежающемся действии усталости и ползучести [24]. [c.466]

Таким образом, между процессами направленного пластического деформирования и разрушения металлов в области малоцикловой усталости существует тесная взаимосвязь изменение характера макроразрушения материала от квазистатического к усталостному, регистрируемое по разрывам на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением структурных особенностей их деформирования и разрушения, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости с эответственно. [c.138]

Исследования малоцикловой усталости различных сталей и сплавов при пульсирующем растяжении в области долговечностей 0,5 ч- 2 X 10 циклов показали, что при циклическом упругопластическом деформировании существует тесная взаимосвязь между процессами деформирования и разрушения материала. Изменение характера макроразрушения от квазистатического к усталостному, вызывающее появление разрывов на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением особенностей микродеформироваиия и микроразрушения металлов, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости соответственно. [c.425]

В зависимости от соотношения влияния этих процессов в данных условиях испытания возможно как упрочнение, так и разупрочнение предварительно деформированного металла. При повышении температуры и продолжительности испытания роль и значение процессов разупрочнения возрастает по сравнению со значением деформационного упрочнения, что в случае наклепа приводит к понижению характеристик усталости и жаропрочности сталей и сплавов по сравнению с ненаклепанным состоянием. На характер зависимостей длительной прочности, ползучести и сопротивления усталости от предварительного наклепа влияет субструктура, возникающая в зернах в результате предварительной деформации металла и отжига. [c.200]

Повреждения трубных элементов поверхностей нагрева являются, как правило, следствием дефектов производства труб металлургического происхождения — плены, закаты, трещины и др. дефектов термической обработки — не-рекомендованной структуры перлитных сталей, мелкого зерна аустенитных сталей и др. коррозии и окалинообра-зования на наружной и внутренней поверхностях труб эрозии труб от абразивного износа, пара из обдувочных аппаратов и мазутных форсунок, ударного действия дроби (наклепа) и воздействия виброочистки тепловой усталости металла перегрева труб выше расчетной температуры ползучести металла труб нарушения условий эксплуатации, предусмотренных проектом (превышения давления, температуры, нарушения режима питания котла водой, циркуля- [c.95]

В тесной связи с этим разработаны теории прочности металлов при повышенных и высоких температурах, столь несбходи-мые для разрешения проблем ползучести и жаропрочности металлов, а также теория пластической деформации, на которой основана обработка металлов давлением. Много сделано в области теории износа металлов (Институт машиноведения АН СССР, ЦНИИ железнодорожного транспорта) и усталости металлов. [c.14]

К аналогичному выводу приводит анализ кривых на рис. 251, построенных по результатам испы- испо циклов В милписнах таний двух жаропрочных спла- р с. 254. кривая деформация-БОВ, И кривых на рис. 253, постро- число циклов для нормализован-енных для углеродистой стали. испытанной методом Сопоставление характеристик " "== 2 / . усталостной прочности и ползучести затрудняется тем, что деформацию образца в процессе пытания на усталость, как правило, не фиксируют, и в связи с этим кривые деформация — число циклов до разрушения строят редко. Между тем при горячих испытаниях на усталость, при их достаточной длительности, может иметь место пластическая деформация металла образца. Последнее наблюдается не только в [c.289]

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]

Существуют теоретические методы определения структурной стабильности сплавов. В 60-е годы была разработана методика расчета Факомп [2], позволяющая с той или иной точностью определять склонность сплава на никелевой основе данного состава к образованию ТПУ фаз - главной причины охрупчивания и снижения работоспособности сплавов. Используя диаграмму (см. рис. 1.28) также возможен теоретический прогноз поведения сплава. Что касается определения количественных закономерностей связи структуры и свойств, то они определяются только экспериментально. Речь в данном случае идет о механических свойствах (<Гв, <Го , б, 0, КСи), сопротивлении ползучести, длительной прочности, сопротивлении усталости и термической усталости и других характеристиках. В справочниках же обычно приводят отдельные данные, касающиеся только изменений кратковременных механических свойств, которые, как известно, при высоких температурах свидетельствуют лишь о работоспособности металла в части чувствительности к надрезу и [c.254]

В деталях, испытываюишх знакопеременные нагрузки, металл должен обладать высоким сопротивлением усталости, а трущиеся детали — сопротивлением износу. Во многих случаях требуется хорошее сопротивление коррозии, ползучести и другим постоянным воздействиям. Это значит, что детали должны быть долговечными. [c.364]

Леонардо да Винчи был одним из первых, кто изобрел простейшее устройство для определения механических свойств железных проволок при растяжении. Метод заключался в следующем один конец проволоки жестко закреплялся на перекладине, а ко второму концу прикреплялось ведерко, в которое засыпалась дробь. Метод квазистатического растяжения проволоки путем увеличения количества дроби позволил установить, что короткие проволоки прочнее длинных. Этот принцип испытания, введенный более 500 лет назад, был положен впоследствии для определения механический свойств металла при квазистатическом нагружении. Современные испытательные машины доведены до совершенства, так как оснащены компьютерами и позволяют не только задавать необходимый режим нагружения, но и рассчитывать прочность на разрыв, пластичность и другие свойства деформируемого образца. Для учета реакции металла на внешнее воздействие, зависящей от способа пршгожения нагрузки, были выделены кроме квазистатических испытаний на разрыв, также испытания на удар (ударная вязкость), циклическое нагружение (усталость), статические нагружение (ползучесть) и другие виды. [c.229]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...