Жаропрочные Пределы усталости

Предел усталости жаропрочных никелевых сплавов при повышенных температурах [c.285]

Титановые сплавы в зависимости от типа микроструктуры имеют различный комплекс механических свойств. Сплавы с мелкозернистой микроструктурой обладают более высокими прочностными характеристиками, ударной вязкостью, пределом усталости, чем сплавы с крупнозернистой пластинчатой структурой [294]. В то же время, например, для двухфазных сплавов с пластинчатой структурой отмечаются более высокие характеристики жаропрочности, вязкости разрушения [294]. Для получения мелкозернистой микроструктуры обработка сплавов должна проходить в a-fp-области. Однако на практике вследствие неоднородности деформации проработка пластинчатой микроструктуры происходит неравномерно по сечению заготовки, и это не позволяет получить однородную мелкозернистую структуру в изделии. [c.181]

Пределы усталости жаропрочных турбинных материалов при высоких температурах по разным данным [c.308]

Композиционные материалы с металлическими матрицами имеют ряд неоспоримых преимуществ перед другими конструкционными материалами, предназначенными для работы в экстремальных условиях. К этим преимуществам относятся высокие прочность и. жесткость в сочетании с высокой вязкостью разрушения высокие удельные прочность и жесткость (отношение предела прочности и модуля упругости к удельному весу а/у и Е/у) высокий предел усталости высокая жаропрочность малая чувствительность к тепловым ударам, к поверхностным дефектам, высокие демпфирующие свойства, электро- и теплопроводность, технологичность при конструировании, обработке и соединении (табл. 38 4). [c.498]

В жаропрочных сплавах в области малоцикловой усталости, когда предельное состояние достигается в условиях отрицательной асимметрии цикла, имеет место возрастание СРТ по сравнению с развитием трещины при отнулевом (пульсирующем) цикле нагружения [22]. С возрастанием уровня напряжения влияние отрицательной асимметрии цикла становится существенней и СРТ значительно возрастает. Сопоставление последовательно снижаемого уровня напряжения на СРТ показало, что при достижении уровня напряжения 500 МПа отрицательная асимметрия цикла и пульсирующий цикл нагружения оказывают эквивалентное воздействие на рост трещины. Это связано с тем, что локальная асимметрия цикла нагружения, определяемая протеканием процесса пластической деформации перед вершиной концентратора напряжений, оказывается недостаточной для заметного влияния на процесс разрушения. Следовательно, определение закрытия вершины трещины в разных зонах вдоль фронта трещины при отрицательной асимметрии цикла должно быть осуществлено в зависимости от размера зоны пластической деформации. Для длинных трещин с возрастанием размера указанной зоны по длине трещины имеет место ослабление влияния отрицательной асимметрии цикла на СРТ. В области малоцикловой усталости ослабление роли отрицательной асимметрии цикла на рост малых трещин в пределах нескольких миллиметров от вершины концентратора напряжений происходит по мере снижения размеров формируемой перед ним зоны. [c.294]

Между уровнем жаропрочности материала и его поведением при усталости наблюдается определенная связь. В частности, в таких легкоплавких металлах, как олово и свинец, усталостное разрушение уже при комнатной температуре проходит по границам зерен, в то время как в большинстве более теплопрочных материалов — по телу. Однако характер разрушения при усталости определяется не только жаропрочностью материала. Так в кадмии (температура плавления 321°С) оно происходит на телу, а в бериллии (температура плавления 1285°С) по границам зерен. Не строго соблюдается также зависимость между температурой плавления металла и наличием физического предела выносливости [3]. Например, при комнатной температуре сталь и алюминий повышенной чистоты имеют физические пределы выносливости, а никель, титан, медь, олово, свинец не имеют. [c.143]

Исследованиями жаропрочных сплавов па никелевой основе, применяемых в конструкциях ГТУ, в широком диапазоне температур установлена весьма сложная зависимость их сопротивления циклическим нагрузкам. Предел выносливости с повышением температуры испытаний примерно до 1000 К сохраняется постоянным или изменяется весьма незначительно. В области температур 1050— 1100 К обычно заметно некоторое повышение сопротивления усталости и лишь для более высоких температур характерно его снижение. Особенно существенные изменения претерпевает форма кривой усталости. Как правило, в области комнатной и умеренно высоких температур кривая усталости состоит из наклонного и горизонтального участков. При температурах, превышающих температуру старения, горизонтальный участок кривой усталости исчезает и появляются резкие переломы кривых усталости в сторону снижения сопротивления циклическим нагрузкам [5, 6]. [c.376]

Анализ результатов исследований сопротивления усталости жаропрочных никелевых сплавов в связи с их структурной нестабильностью в диапазоне температур, превышаюш,их 0,6 , л, показал наличие устойчивой корреляционной связи между ограниченными пределами выносливости и средним размером частиц упрочняющей фазы в виде обобщенной зависимости [111 [c.379]

Исследования показали, что сопротивление усталости при рабочих температурах образцов и лопаток из жаропрочных сплавов и стали после ЭХО определяется в основном шероховатостью поверхности и наличием следов растравливания по границам зерен. После ЭХО с последующим шлифованием абразивной лентой, фетровым кругом и виброконтактным полированием, а также деформационным упрочнением после ЭХО с шероховатостью поверхности у9—VlO усталостная прочность в основном определяется поверхностным наклепом. Поверхностный наклеп в зависимости от методов и режимов окончательной обработки может изменяться в широких пределах, соответственно меняются и характеристики усталости материалов. Он является наиболее чувствительным параметром качества поверхностного слоя, и для каждого сплава и температуры нагрева суш,ествует своя оптимальная степень наклепа, обеспечивающая максимальную усталостную прочность. [c.223]

В результате исследований малоцикловой усталости жаропрочных и коррозионно-стойких сталей при неизотермическом нагружении в диапазоне переменных температур 100. .. 700 °С показано, что предельное состояние определяется параметрами термомеханического нагружения (максимальной температурой, формой циклов нагрузки и температуры, длительностью выдержки при экстремальных значениях нагрузки и температуры), а также механическими свойствами применяемых материалов (пределами статической и длительной прочности, деформационной способностью) в рассматриваемом диапазоне температур. [c.28]

При повышенных температурах и действии переменных напряжений сопротивление усталости характеризуется кривыми усталости, которые в этом случае не имеют горизонтального участка, и пределами выносливости (ограниченными), соответствуюш,ими определенному числу циклов повторения напряжений. Данные по величине этих пределов даны на фиг. 9 в виде отношения предела выносливости при данной повышенной температуре (o i)(o к пределу выносливости при температуре 20°. Величины пределов выносливости углеродистых сталей при нормальной температуре приведены в табл. 2, для некоторых конструкционных и жаропрочных сталей — в табл. 10. [c.477]

Пределы ползучести и длительной прочности и запас пластичности являются основными, но не единственными характеристиками жаропрочных сталей. Кроме повышенных значений пределов ползучести и длительной прочности жаропрочные котельные стали должны иметь высокое сопротивление усталости (в том числе термической), эрозии, малую чувствительность к надрезам. [c.189]

Рассматриваются твердость, прочность, предел упругости, текучести, усталости, вязкость, жаропрочность, износостойкость, теплопроводность и другие характеристики практически всех основных инструментальных сталей, применяемых в мировой практике. Кроме того, приведен их химический состав, маркировка, даны технологические свойства, термообработка, диаграммы превращений и т. д. Данные приводятся fi виде диаграмм и таблиц. Представлены рекомендации по рациональному выбору стали для различных инструментов я ее термической обработки с учетом условий службы. [c.2]

Частота и длительность нагружения. Сопротивление усталости конструкционных материалов зависит от скорости изменения нагрузки. В работах i[31, 72] определены две области частот, влияние которых на сопротивление усталости противоположное. Пределы выносливости конструкционных сталей при повышении частоты до 1000 Гц увеличиваются на 5... 20%. Значение a i для никелевых жаропрочных сплавов вследствие способности материалов к де формационному старению при высоких температурах с повышением/от 15 до 1000 Гц может увеличиваться до 30%. При f= [c.58]

Из табл. 3.1 следует, что для жаропрочных сплавов при повышенных температурах среднее квадратическое отклонение логарифма долговечности в пределах линейных участков кривой усталости (mi и m2) практически мало зависит от уровня напряжений и может быть принято постоянной величиной, а среднее квадратическое отклонение логарифма предела выносливости [c.114]

Сопоставление результатов испытаний на усталость натурных моделей и лабораторных гладких образцов при растяжении — сжатии из жаропрочных сплавов показало, что различия в пределах выносливости, выраженных в амплитудах напряжений при одинаковой температуре и статическом растягивающем напряжении, составляют не более 10—15 /о- Поэтому учет влияния асимметрии цикла с достаточной для практики точностью можно проводить по результатам испытаний лабораторных образцов при растяжении — сжатии на пульсаторах. [c.250]

Жаропрочные стали и сплавы применяют для многих деталей газовых турбин, реактивных двигателей, ракет, атомных устройств и т. д., работающих при высоких температурах. Жаропрочными являются стали, способные работать под напряжением при температурах выше 500° С в течение определенного времени и иметь при этом окалиностойкость. При рабочей температуре они должны обладать достаточной прочностью (о ,, а ) при кратковременном испытании на разрыв, иметь высокий предел ползучести и высокую длительную прочность, а нередко и большое сопротивление знакопеременным нагрузкам (усталости). [c.295]

В современных же агрегатах значительная часть деталей подвергается длительным статическим нагрузкам при повышенных температурах или повторным нагрузкам (в том числе и знакопеременным) при нормальных и повышенных температурах или же работает в условиях воздействия на них агрессивных сред, резких тепловых ударов или радиоактивного излучения. Для изготовления таких деталей требуются высокопрочные, жаропрочные, кислотоупорные металлические и неметаллические материалы стали, сплавы, пластические массы, обладающие повышенными специальными свойствами (пределом прочности, длительной прочностью, пределом ползучести, пределом выносливости, сопротивлением термической усталости, коррозионной стойкостью и Т.Д.). [c.245]

Пределы прочности и выносливости стали на воздухе не являются критериями поведения металла в условиях коррозионной усталости. В этих условиях может оказаться бесполезной замена одной стали другой, кроме специальной нержавеющей. Результаты многих исследований показывают, что химический состав углеродистых сталей мало влияет на их коррозионную усталость. Предел выносливости в коррозионной среде низколегированных сталей незначительно больше, чем углеродистых. Большой эффект дает применение жаропрочных и кислотостойких сталей. Применение наклепа в качестве предварительной операции перед защитными от коррозии покрытиями повышает выносливость и особенно в условиях коррозионного воздействия на деталь. [c.408]

Сопротивление газовой коррозии в практике называется жаростойкостью или окалиностойкостью. При выборе подходящего жаростойкого металлического материала, особенно для деталей, несущих силовую нагрузку, важна также характеристика его жаропрочности, т. е. способности данного металла в достаточной степени сохранять механическую прочность при повышении температуры. Эти две характеристики нельзя смешивать. Можно, например, указать, что алюминий и его сплавы при 400—500° вполне жаростойки, но совершенно недостаточно жаропрочны. Наоборот, вольфрамовая быстрорежущая сталь при 600—700° очень жаропрочна, но назвать ее жаростойкой никак нельзя. В некоторых условиях практики, помимо жаростойкости и жаропрочности, необходимо заботиться о достаточно высоких пределах ползучести при повышении температуры, т. е. достаточном сопротивлении материала длительным механическим нагрузкам при высоких температурах, или о высоком сопротивлении коррозионной усталости при повышенных температурах, если деталь работает в условиях вибрационных силовых нагрузок. [c.99]

Рис. 49. Зависимость, предела усталости жаропрочных сплаооо на никелевой основе от температуры. -гладкие образцы ---надрезанные образцы

Недостаточность данных по усталостной прочности жаропрочных матерпалов в известной мере объясняется соотношениями, существующими между характеристиками усталостной и статической прочности нри высоких температурах. Исследования показывают, что пределы усталости и длительной прочности с увеличением длительности воздействия напряжений снижаются в неодинаковой степени, в частности снил ение предела длительной [c.307]

Гемператра. "С Рис. 251. Изменение пределов усталости (сту, т). ползучести ( Зс) И длительной прочности (Од) двух жаропрочных сплавов в зависимости от температуры [c.285]

Поскольку рабочие и направляющие лопатки и другие детали проточной части ГТУ находятся при температурах 900—1200 К, и к тому же в окислительной, а в ряде случаев в агрессивной среде, материалы, применяемые для изготовления указанных деталей, должны иметь высокую жаропрочность кроме того, обладать жаростойкостью (ока-линостойкостью) высокими пределами усталости и длительной прочности иметь возможно большее сопротивление ползучести и возникновению тепловой хрупкости. [c.398]

Если опыт на ползучесть до разрушения ставится в условиях 0 = onst, то кривые длительной прочности (статической усталости), построенные в полулогарифмических координатах, оказываются, по крайней мере на начальных участках, линейными. Это соответствует зависимости типа (1.3), если считать силу s пропорциональной действующему напряжению ст и 7 = onst. С понижением уровня напряжения на указанных кривых может появиться перелом с переходом к более пологому участку, при еще более низких уровнях — следующий перелом и так до выхода на предел длительной прочности. На рис. 1.19 приведены примеры кривых длительной прочности жаропрочных сталей при различных температурах Т и отношениях касательного напряжения к нормальному k. Эти кривые строились по данным опытов на ползучесть до разрушения тонкостенных трубчатых образцов, подвергавшихся осевому растяжению и закручиванию [59, 62] при постоянных значениях истинного нормального и истинного касательного напряжения. [c.28]

В отливках из жаропрочных никелевых сплавов ГИП повышает предел прочности на 10—20%, характеристики пластичности — в 2—3 раза, среднее время до разрушения при испытании на длительную прочность — более чем в 1,5 раза, предел малоццкловой усталости - более чем в 2-3 раза и долговечность при термоусталостных испытаниях - в 2-3 раза. [c.72]

Поверхность предельного состояния характеризует прочность материала детали при пропорциональном нагружении, когда число циклов и длительность действия нагрузки возрастают одновременно в одинаковой степени. На диаграмме рис. 4.8 этому процессу соответствует перемеп] ение по лучу ОА . Если в рассматриваемый момент наработка детали характеризуется горизонтальными координатами точки П, то запас по циклической долговечности (для уровня нагрузки в детали А д) определяется отношением отрезков ОА/ОД. Вертикальные и горизонтальные проекции сечений поверхности предельного состояния представляют собой кривые малоцикловой усталости Ае — Ы, Ае — Тц и зависимость долговечности от длительности выдержки в цикле Тц — N. Эти кривые для конструкций энергетического машиностроения рассмотрены в гл. 2 и 3. Зависимости Ае — N как для литых, так и для деформируемых жаропрочных авиационных сплавов на никелевой основе могут быть представлены уравнениями Мэнсона — Коффина АеМ = С. Особенностью этих сплавов является то, что величины т т С при высоких температурах (750—1050° С) не постоянны, а изменяются в широких пределах т — в 1,5— 2 раза, С — до 10—20 раз). Поэтому использование зависимостей типа Ае — в расчетах деталей авиационных двигателей требует экспериментального исследования соответствуюш его материала и определения постоянных т ж С. Однако возможны некоторое обобш ение экспериментальных данных и вывод расчетных зависимостей, пригодных для определения долговечности. Если рассматривать совокупность полученных экспериментальных точек для материалов одного класса и определить средние значения и границу нижних значений области разброса экспериментальных точек, то для долговечностей 10 — 10 соответствующие уравнения этих кривых можно представить в виде [c.88]

Располагаемая пластичность (деформационная способность) конструкционных материалов. В формировании предельного мало-циклового повреждения при неизотермическом нагрул ении значима роль характеристик кратковременной и длительной статической прочности и пластичности применяемых материалов, прежде всего длительной пластичности, которая коррелирует с сопротивлением малоцикловой усталости. Срок эксплуатации современных термически высоконагруженных аппаратов и установок в зависимости от их назначения изменяется в широких пределах — от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч часов. Экспериментальные исследования временной зависимости характеристик пластичности при длительном разрыве [2, 29, 56, 109] показали, что они существенно изменяются с течением времени. Характерно, что применяемые конструкционные жаропрочные стали и сплавы для деталей, работающих при высоких температурах, являются деформационно стареющими материалами, охрупчнвающимися в диапазоне рабочих температур и в процессе длительной эксплуатации. [c.75]

На рис. 18 показаны (по данным ЦНИИТМАШа) зависимости пределов выносливости жаропрочных аустенитных сталей от температуры испытания. Как правило, аустенитные стали имеют условный предел выносливости при 500° С приблизительно такой же величины, что и при 20° С. Однако имеются исключения например, стали 12Х18Н9Т и IX16Н13М2Б при повышении температуры испытания показывают резкое понижение сопротивления усталости. [c.30]

С в течение 5—10 ч. При этом повышается предел прочности (до 120 -140 кгс/мм при 20°С), жаропрочность, сопротивление ползучести и усталости при удовлетворительной пластичности (Л =7- 12%, 1(1 = 15- 30%) и термической стабильности при ])абочпх температурах до 400° С. Упрочнение в этом случае достигается за счет образования высокодисперспой гетерофазиой структуры, состоящей из смеси частиц а- и р-фаз — продуктов распада Р- и а"-фаз, а пластичность обеспечивается остаточной первичной а-фазой, как хорошо видно на электронных микрофотографиях образцов, подвергнутых длительному растяжению при температуре 500° С. На пластинках а-фазы наблюдаются линии сдвига, ориентированные преимущественно в направлении приложения нагрузки (рис. 85). [c.186]

В настоящее время предельная рабочая темп-ра для Т. с. при длительной работе составляет 500—550 , при кратковременной — до 800°. Интервал изменения жаропрочных св-в для промышленных Т. с. но длительной прочности за 100 час. при 500° составляет от 20 (ВТ5) до 65 кг/ммР-(ВТ9) по сопротивлению ползучести за 100 час. при 500°— от 5 (ВТЗ-1) до 30 кг мм (ВТ9). Сопротивление усталости Т. с. в значительной степени зависит от качества поверхности и может быть у лучшсно применением различных технологич. операций. Обычно сопротивление усталости при 10 циклов составляет 45— 50% предела прочности сплава. Серьезное пренятствие при применении Т. с. выше 500° заключается в низком сопротивлении окислению и возрастанию по мере повышения темп-ры способности к взаимодействию с кислородом и водородом. Жаропрочные Т. с. должны обладать также высокой термич. стабильностью во всем интервале темп-р применения. [c.327]

А. В. Рябченков и В. И. Велемицина [651] исследовали влияние химического никелирования на усталостную прочность жаропрочной перлитной стали П1. При толщине слоя 40 мкм они наблюдали сильное понижение предела выносливости этой стали после термообработки, если испытания на усталость проводились при 20°i , причем наибольшее понижение a i было при никелировании из кислого раствора. При температуре испытания 600°С было установлено меньшее понижение a i никель-фосфорными покрытиями или даже повышение 0-i (покрытия из щелочных растворов). [c.291]

Имеется несколько областей амплитуд колебаний, в которых логарифмический декремент колебаний ведет себя по-разному при изменении амплитуды. При малых колебаниях логарифмический декремент не зависит от амплитуды колебаний. Эта область в физике металлов называется областью амплитудно-независимого внутреннего трения. Для химически чистых металлов, в частности для монокристаллов, эта область охватывает амплитуды относительной деформации от О до 10" . Для технических сплавов эта область шире, и для сталей она простирается почти вплоть до амплитуд напряжений, близких к пределу текучести или усталости, что соответствует амплитудам деформаций е — 10 - -- 10" . Для н езакаленных углеродистых и малолегированных сталей область амплитудно-независимого трения уже, для закаленных легированных сталей — шире. Для жаропрочных сплавов, в частности сплавов титана, область амплитудно-независимого трения охватывает амплитуды деформаций вплоть до е = 5-10" . В области, где декремент не зависит от амплитуды, не зависят от амплитуды и прочие характеристики затухания — постоянная времени демпфирования и коэффициенты внутренней вязкости. Типовой график амплитудной зависимости декремента от амплитуды колебаний представлен на рис. 4, а. [c.21]

При испытании на длительную прочность определяют время, необходимое для разрушения образца (при заданных постоянных температуре и напряжении), например, длительная прочность за 1000, 10000 ч и т. д. Механической характеристикой при испытании на длительную прочность является предел длительной прочности 0о н/м . Пределом длительной прочности называют напряжение, вызывающее разрушение образца при определенной температуре и определенном времени нагружения. Наряду с определением длительной прочности, у жаропрочных сталей и сплавов в последнее время изучают и длительную пластичность. Количественными характеристиками при этом являются относительное удлинение бд и относительное сужение площади поперечного сеченияопределяемые на разорвавшемся при длительном испытании образце. Кроме этого, проводят также испытания на выносливость (усталость) при повышенных техмпературах. [c.22]

Как видим, после всех видов обработки с изменением глубины наклепа в пределах от 15мкм до 160мкм сопротивление высокотемпературной усталости на базе 10 циклов снижается на 3...7%, а на базе 10 циклов на 5.. 17%. В условиях, когда детали работают при переменных температурах, наблюдается явление термоусталости. В этом случае отрицательное влияние наклепа ПС более сильно, чем на усталость при переменных нагрузках. Так, в экспериментах на образцах из жаропрочных сплавов, которые упрочнялись обдувкой дробью и [c.91]

Высокие температуры. Основные особенности влияния высоких температур на закономерности усталостного разрушения жаропрочных сплавов показаны на примере исследования никелевого сплава ЭИ437 [855]. Из рис. 2.46 следует, что с увеличением температуры испьпания начиная с определенного значения предел выносливости существенно уменьшается, причем горизонтальный участок на кривых усталости отсутствует. В области высоких температур наблюдается перелом на кривых усталости, свиде-гельствующий об изменении механизма разрушения и перехода от внутрн-кристаллического разрушения к межзеренному. [c.203]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...