Третья стадия ползучести и разрушение

ТРЕТЬЯ СТАДИЯ ПОЛЗУЧЕСТИ И РАЗРУШЕНИЕ [c.264]

Третью стадию ползучести, предшествующую разрушению, можно рассматривать как процесс, при котором число вновь возникающих вакансий значительно больше числа исчезающих. В этом случае совместное действие напряжения и тепловой активации обусловливают быстро следующие один за другим элементарные акты скольжения, вследствие чего скорость деформации возрастает со временем. [c.28]

На первой стадии ползучести наблюдается как непрерывная, так и дискретная АЭ вторая стадия характеризуется только непрерывной. Сходство кривых N(t) и г(1) установлено и в случае высокотемпературной ползучести при сжатии образцов из диоксида урана при температуре 1625 К и напряжении 4 10 Н/м . Кривые ведут себя сходным образом и при некотором выборе масштабов совпадают на стадии установившейся ползучести. Стадии ползучести выявляются и на кривой суммарной эмиссии. По появлению импульсов большой амплитуды можно констатировать наступление третьей стадии ползучести и прогнозировать разрушение образца. [c.173]

Третий участок се продолжительностью тз соответствует так называемой стадии ускоренной ползучести, в течение которой скорость ползучести непрерывно возрастает вплоть до разрушения. Иногда третью стадию ползучести распределяют на два участка d и de, первый из которых относится к непрерывно возрастающей скорости ползучести, а второй — к процессу интенсивного развития разрушения. Обычно жаропрочность сталей характеризуется пределами ползучести и длительной прочности, которые определяют стандартными методами испытаний на растяжение. [c.188]

Периодическое (до 14 раз) снятие поверхностного слоя толщиной б = 0,15- 0,2 мм через промежуток времени, за который деформация образцов достигала 60 % (соответствует началу третьей стадии ползучести), привело к увеличению деформации разрушения более чем в 2 раза, а долговечности образцов — в 2—4 раза. Если принять, что изменение микротвердости в поверхностном слое коррелируется с накопленным в нем повреждением, то характер изменения микротвердости поверхностного слоя шлифов, вырезанных из зоны тепловой канавки и центральной полости длительно работавшего РСД турбины К-200-130 ЛМЗ, одинаков, если эти образцы взяты из зон с высокими циклически изменяющимися напряжениями. Сравнение характера распределения микротвердости образцов, вырезанных из зоны с максимальными циклически изменяющимися напряжениями и зоны, свободной от напряжений, подтверждает наличие связи микротвердости с накопленным повреждением. [c.160]

Важно отметить, что для всех образцов, вне зависимости от долговечности, характерна значительная деформация на третьей стадии ползучести, что позволяет предвидеть и предотвратить разрушение. [c.44]

Уравнения (IV.34) и (IV.42) пригодны для описания деформирования материалов на первых двух стадиях ползучести. Для того чтобы учесть третий участок ползучести, предшествующий разрушению, в определяющие соотношения обычно вводят параметр повреждаемости (I) = со ( , который при t = Q равен нулю, а в момент разрушения 4 принимает значение со , и устанавливают для него закон изменения во времени В соотношениях (IV. 17) заложена постановка задачи длительной прочности, если в качестве одного из структурных параметров qi выбрать параметр повреждаемости. [c.110]

Следует отметить, что это уравнение описывает процесс накопления повреждения на второй и третьей стадиях ползучести вплоть до разрушения. [c.103]

При весьма высоких напряжениях и малых временах разрушения, т. е. при кратковременной ползучести, на кривых ползучести отсутствуют [16, 48] первый и практически второй участки ползучести, и имеет место только третья стадия ползучести. Учитывая также, что в этих условиях отсутствует и охрупчивание материала, на основании (3.110) и (3.116) уравнение для скорости ползучести будет иметь вид [c.106]

При очень малых напряжениях и больших временах разрушения на кривых ползучести практически отсутствуют [16, 48] первый и третий участки ползучести, и имеет место только вторая стадия ползучести. В этом случае на основании (3.110), (3.112), условий (3.120) и малости (jj уравнение для скорости ползучести будет иметь вид [c.106]

На второй стадии ползучести (участок ВС) устанавливается равновесие между механическим упрочнением и термическим разупрочнением. Процесс ползучести развивается с постоянной скоростью, которая зависит от уровня напряжения и температуры (установившаяся ползучесть). На третьей стадии ползучести (участок D) скорость деформации ползучести непрерывно возрастает вплоть до разрушения образца (элемента конструкции). Пределом ползучести называют напряжение, при котором деформация ползучести за заданный промежуток времени достигает величины, установленной технологическими условиями. [c.353]

Если гомологическая температура, при которой протекает ползучесть, выше 0,4, то рано или поздно наступит третья стадия ползучести, которая заканчивается разрушением. Детали процесса разрушения при ползучести зависят от нескольких факторов. Одним из них, наиболее важным с точки зрения инженерной практики, наряду с температурой является скорость ползучести. Поскольку скорость ползучести со временем изменяется, будем рассматривать минимальную скорость ползучести, или скорость установившей-ся ползучести. При высоких скоростях установившейся ползучести (т. е. при высоких напряжениях) часто происходит внутрикристаллитное разрушение, сопровождаемое значительной деформацией до разрушения и заметным сужением сечения. Наоборот, при низких скоростях установившейся ползучести обычно наблюдается межкристаллитное разрушение, часто при незначительной деформации до разрушения и сужении сечения, которым можно пренебречь. [c.225]

Во всех случаях описания и прогнозирования ползучести необходимо исходить из факта существования на кривой ползучести характерных точек начала установившейся, ускоренной и лавинной ползучести. Для машиностроительных металлических материалов третья стадия ползучести составляет более 60% общего времени до разрушения, а область лавинной ползучести — до 30%. При этом деформация ползучести, при которой начинается третья стадия, как правило, меньше 1%. Таким образом, паросиловые трубы тепловых электрических станций, для которых допускается остаточная деформация до 1%, работают на третьей стадии ползучести. Поэтому очень важно выделить на этой стадии ползучести область лавинной ползучести, при которой разрушение носит случайный характер и зависит от многих субъективных факторов, и не допускать продолжительности эксплуатации, соизмеримой со временем выхода в область лавинной ползучести [24, 25]. [c.58]

На этой стадии скорость ползучести практически постоянна и минимальна. Третья стадия ползучести (участок СО) отличается быстрым нарастанием скорости деформации и заканчивается разрушением образца. [c.125]

При высокотемпературной ползучести поликристаллов легкость зернограничных релаксационных процессов затрудняет распространение по образцу волны пластической деформации, и трансляционные сдвиги, сопровождаемые поворотом, локализуются в пределах отдельных зерен. Это обусловливает движение зерен как целого и формирование вдоль границ зерен зон сильно локализованной деформации аккомодационной природы (стадия установившейся ползучести). Когда материал в указанных приграничных зонах достигает критического состояния возбуждения, в нем легко возникают нарушения сплошности и становится возможным движение как целого конгломератов зерен. Скорость ползучести при этом резко возрастает (третья стадия ползучести). Встречные развороты крупных конгломератов зерен обусловливают распространение магистральной трещины и разрушение материала. [c.18]

Отметим, что для расчетов наибольший интерес представляет первая и особенно вторая стадии ползучести, поскольку третья стадия уже предшествует разрушению материала. [c.231]

В эксплуатационных условиях наибольший интерес представляют вторая (когда недопустимы существенные изменения размеров деталей) и третья стадии ползучести, связанные с разрушением. Так как вторая стадия обычно продолжается намного больше, чем первая, деформацию ползучести оценивают, как правило, по второй стадии. С ростом напряжения и температуры возрастает скорость ползучести. Многие экспериментальные данные хорошо описываются зависимостью [c.175]

На рис. 1 схематично изображены типичные кривые ползучести. В общем случае на кривой ползучести I можно выделить четыре характерных участка. Начальный участок отражает мгновенное удлинение, т. е. упругую деформацию при приложении нагрузки. Следующий участок соответствует первой (переходной) стадии или не-установившемуся режиму ползучести и характеризуется первоначально высокой, но затем монотонно уменьшающейся скоростью деформации. Затем следует вторая стадия, соответствующая установившейся ползучести, на которой скорость деформации относительно постоянна. Наконец, третья стадия представляет режим ускоренной ползучести и завершается разрушением системы. Иногда в литературе встречаются упоминания о четвертой и даже пятой стадиях процесса, однако, как будет показано ниже, эти высшие стадии ползучести представляют собой повторение предшествующих стадий, вызванное воздействием внешней среды. [c.10]

Первый период (переходный) характеризуется уменьшением скорости ползучести. На рисунке он изображается отрезком АВ. Длительность переходного периода относительно невелика. Второй период (отрезок ВС) характеризуется постоянной скоростью ползучести. В зависимости от условий деформирования эта стадия имеет различную продолжительность. В некоторых случаях второй период может отсутствовать и деформирование от первого периода переходит сразу к третьему (участок СК). На этом участке скорость ползучести резко возрастает и период заканчивается образованием шейки и разрушением. [c.246]

Зависимость деформации образца от времени испытания в условиях ползучести описывается кривой ползучести (рис. 177). Кривая в классическом случае состоит из трех участков, соответствующих трем стадиям ползучести. На первой стадии (/) скорость деформации убывает со временем (неустановившаяся ползучесть), на второй стадии (2) деформация протекает с постоянной скоростью (установившаяся ползучесть) и начиная с третьей стадии (3) деформация идет с нарастающей скоростью и процесс заканчивается разрушением. Относительное развитие каждой стадии для данного материала зависит от внешних условий — температуры и величины напряжений. В случае пол- [c.379]

Типичные кривые ползучести представлены на рис. 10. В общем виде кривая ползучести / имеет три стадии. Первая из них а включает в себя мгновенную деформацию во, реализуемую при нагружении, и неустановившуюся ползучесть, идущую с постоянно убывающей скоростью во второй — установившейся стадии ползучести б ее скорость практически остается постоянной, а на третьей — ускоренной стадии б скорость деформирования непрерывно возрастает, и процесс завершается разрушением материала. [c.16]

Большой интерес представляет введение в кинетическое уравнение состояния параметра повреждаемости [7, 14], что дает возможность описать и кривую длительной прочности и третью стадию кривой ползучести, однако решение задач разрушения деталей на основе этих уравнений пока затруднительно. [c.199]

Для всех кривых справедливо температурно-временное подобие. Для зависимости деформации до разрушения от напряжения область рассеяния экспериментальных данных значительно шире, чем для третьей стадии и области лавинной ползучести. Тем не менее прогнозирование деформации до разрушения принципиально возможно. [c.59]

При подготовке третьего издания книги Механические свойства металлов многие главы переработаны с учетом современных представлений об особенностях процессов деформирования и разрушения, а другие дополнены. Так, глава 1 дополнена рассмотрением кинетики и вариационных принципов деформации и разрушения, механических состояний деформируемых тел и структурных изменений при нагружении. В главе 3, наряду с основными закономерностями пластического деформирования, рассмотрены вязкость и ползучесть материалов. Глава 4 о состоянии разрушения полностью переделана с учетом кинетики процесса разрушения (рассматриваются три стадии разрушения докритическая, критическая и закритическая—ускоренная). [c.16]

При высокотемпературных испытаниях на длительную прочность, когда образцы доводят до разрушения, каждый из них последовательно проходит все три стадии ползучести. Однако величина предела длительной прочности в первую очередь определяется поведением материала на третьей стадии — стадии разрушения. Все факторы, препятствующие развитию пор и трещин, способствуют повышению предела длительной прочности. Таким образом, предел длительной прочности характеризует способность материала противостоять разрушению при длительном воздействии температуры и напряжений. [c.269]

Для исследования напряженного и деформированного состояний деталей в условиях ползучести наибольший интерес представляют первая и вторая стадии, так как эксплуатация деталей обычно протекает в интервалах времени, соответствующих. этим стадиям. Исследование, третьей стадии существенно в связи с анализом разрушения деталей. [c.251]

На рис. 30 приведена кривая ползучести при изгибе для однонаправленного композита. В противоположность испытаниям на растяжение [66] изгибные испытания показывают ускоренную третью стадию ползучести перед разрушением. Кривые длительной прочности для композитов с 40%- и 60%-ным объемным содержанием волокон приведены на рис. 31, а некоторые дополнительные результаты для трансверсальных и перекрестно армированных композитов можно найти в [40]. Эти результаты не сопровождаются теоретическим анализом, они только указывают тип разрушения, который может возникнуть в такой бороалюминиевой композиции при одинаковых условиях нагружения. [c.308]

На рис. 3.6 показаны построенные по экспериментальным данным кривые, иллюстрирующие для листовой горячекатаной стали 18Сг — 8Ni соотношения между скоростью установившейся ползучести и напряжением напряжением и временем до 5- и 10 %-ной деформации напряжением и временем до начала установившейся ползучести и начала третьей стадии ползучести напряжением образования трещины длиной порядка длины одного кристаллического зерна и напряжением разрушения и соответствующем временем. Необходимо отметить, что кривая начала третьей стадии ползучести на этом рисунке почти параллельна кривой разрушения. Однако при понижении напря.жения отношение времени до образования трещины к общей долговечности уменьшается. Поэтому как и в случае, показанном на рис. 3.6, можно считать, что трещина образуется до начала третьей стадии ползучести и находится в процессе роста из области установившейся ползучести. Одним из критериев для определения зависящего от времени допустимого напряжения St (см. табл. 1.5 или разд. 2.3) согласно Нормам расчета ASME 1592 является величина, соответствующая 80 % напряжения начала третьей стадии ползучести. Из рис. 3.6 ясно, что при напряжениях более низких, чем 100 МН/м , процесс деформации включает и процесс роста трещины при указанном допустимом напряжении. Способ установления допустимых напряжений, при котором в качестве критерия принимают начало третьей стадии ползучести, одинаков со способом, когда в качестве критерия принимают 2/3 напряжения разрушения. Однако, хотя при этом и получают почти одинаковые величины, ограничивающие деформацию, отмеченная аналогия не связана с физическими основами процесса деформации. [c.54]

На рис. 29 дано изменение длительной прочности за 100 ч в функции ориентации волокон. Разрушение однонаправленных образцов в направлении 0° при испытании на длительную прочность появлялось на второй стадии ползучести, довольно продолжительной, третья стадия ускорения отсутствовала. Из-за отсутствия данных по ползучести волокон бора в данный момент нельзя решить, какие именно параметры влияют на вторую стадию ползучести и долговечность композита. В [66] предполагается, что вторая стадия ползучести композита определяется ползучестью волокон, и подтверждается это предположение результатами работы [42] (см. рис. 6), полученными при температуре (538 °С), более высокой, чем используемая в [66] (316 и 204 °С). [c.307]

Ресурс пластичности можно оценивать по относительному удлинению и поперечному сужению после разрушения. Ряд исследователей предлагает использовать в качестве критерия суммарную остаточную деформацию, накопленную иа первой и второй стадиях ползучести, полагая, что эксплуатация металла в третьей стадии ползучести, когда происхо- -дит ускоренное накопление пластической деформации, недопусти-ма. В особенности это относится к аусте-нитным сталям и сплавам на никелевой ос нове, в которых трещины образуются уже на ранних этапах ползучести. [c.87]

Четкое разделение кривой ползучести на два участка — не-установившейся и установившейся, возможно при испытании под напряжениями, значения которых находятся в интервале от (0,5ч-0,7) 00,2 до (0,95- 1,0) 00,2- При напряжениях выше 00,2 не-установпвшаяся ползучесть переходит в третью стадию ползучести практически без участка установившейся ползучести. Продолжительность испытаний при этом находится в пределах от нескольких минут до нескольких часов. При напряжениях несколько ниже 00,2 участок установившейся ползучести весьма продолжителен. При испытании на базе 2000 ч образцы не разрушаются при напряжениях (0,95ч-0,97) 00,2, а на базе 10 000 ч — при напряжениях около (0,9- -0,95) 00,2. Дальнейшее уменьшение напряжений приводит к такому уменьшению скорости установившейся ползучести, что разрушение не достигается за практически достижимые базы испытаний — 100 ООО ч и более. В связи с этим условный предел длительной прочности а- и а + -сплавов при нормальной температуре находится в пределах (0,9-н0,95) 0о,г- [c.127]

Третья стадия ползучести у сплавов направленной кристаллизации весьма продолжительна, поскольку зернограничные источники разрушения в них очень малочисленны или полностью устранены. В сплавах со столбчатой микроструктурой местом зарождения трещин служат либо отрезки границ зерен, перпендикулярные оси нагружения, либо междендрит-ные зоны, не достигшие достаточно полной гомогенизации и поэтому обладающие меньшей прочностью из-за более грубых выделений у -фазы, чем в окружающих объемах сплава. В мо-нокристаллических отливках местом зарождения трещин служат межкристаллитные зоны с только что указанными особенностями микроструктуры зг -фазы. Более высокая пластич- [c.269]

В стали 2,25Сг — 1Мо наблюдаются поверхностные треш,ины в конце третьей стадии ползучести непосредственно перед разрушением. После разрушения тре-Ш.ИНЫ или пустоты во внутренней части образца почти не обнаруживаются, однако треш,ины и пустоты часто образуются в большом количестве в процессе ползучести. На рис. 3.5 приведен соответствующий пример — кривые ползучести аустенитной нержавеющей стали 18Сг — 8Ni — Nb при 650 °С и вид зернограничных трещин, обнаруженных на поверхности пустотелого цилиндрического образца. Как и в сплошном образце, обнаружили зарождение и рост одинаковых по виду трещин. В том и другом случае трещины длиной порядка длины одной границы зерна образуются за время, соответствующее переходу от начала ползучести до области установившейся ползучести. Затем трещины все больше раскрываются, длина и глубина их увеличивается. В этом случае кривую третьей стадии [c.53]

Рис, 1.13. Т-ипичные кривые ползучести, (а), Сжатие скорость ползучести уменьшается со временем, однако можно выделить квазистационарный участок // после начального режима пблзучести 1 и перед третьей ее стадией III. (6) Растяжение в начальном режиме ползучести скорость ползучести уменьшается (/), затем следует квазистационарный режим II, ускоряющаяся третья стадия ползучести III приводит к разрушению. [c.40]

Пок рытие из дисилицида допускает упругие деформации при комнатной температуре изменений удлинения при растяжении образцов с покрытиями практически не происходит. Исходная высокотемпературная прочность материала с покрытием при растяжении (испытание на воздухе) примерно такая же, как и прочность основного материала, определявшаяся в инертной атмосфере. Образец с покрытием дисилицида, подве )гав1Шийся испытанию на длительную прочность после выдержки при 1100° С на воздухе под нагрузкой 68,9 Мн1м (7 кГ1мм ) в течение 15 ч до разрушения, имеет значительную остаточную деформацию. При испытании на длительную прочность разрушение покрытия происходит только во время последней, третьей стадии, ползучести. [c.177]

В результате высокотемпературной ползучести образец или конструкция со временем могут разрушиться. Полному разрушению предшествует третья стадия ползучести, на которой Va непрерывно возрастает (участок СО на рис. 116). Рост скорости ползучести частично может быть обусловлен ростом напряжения из-за сужения поперечного сечения образца (при постоянной нагрузке), особенно когда начинается образование шейки. Однако увеличение скорости ползучести сверх п-уст наблюдается и в таких условиях, когда формирование шецки и существенное сужение отсутствуют. Поэтому главной при- [c.264]

Однако лшнимальное значение скорости деформации обычно достигается при второй стадии ползучести, причем одновременно происходит также образование первых очагов микротрещин. Третья стадия ползучести отличается от второй стадии изменением макродеформаций образцов малой длины. Хофф [1511 путем специальных испытаний образцов из алюлшниевого сплава 245-ТЗ показал, что прогрессивное уменьшение диаметра образца и неустойчивое развитие макродеформации начинается приблизительно при 0,8 1р. Изменение деформации зависит от уровня напряжения и от температуры или точнее — от механизма разрушения путем отрыва, как это показано на рис. 178, в для условий ползучести при высоких температурах. [c.250]

При более высоких напряжениях и более коротком промежутке времени развития трещин до разрушения для приближенной зависимости 1 а от lg /р характерно измененное значение наклона прямой, что, как показали исследования Видмера и Гранта [152 1, является надежным критерием для этих условий нагружения. Практически интеркристаллические микротрещнны являются обычным признаком третьей стадии ползучести. Различие в характере роста этих трещин вплоть до разрушения является причиной значительного различия в длительности нагружения до разрушения и различной формы кривых деформаций при достижении третьей стадии ползучести стальных образцов. [c.250]

Проблема термоцпклической прочности является комплексной проблемой, включающей в себя три основных вопроса. Первый вопрос заключается в разработке уравнений состояния, способных с удовлетворяющей инженерную практику точностью описать кинетику напряженно-деформированного состояния, процессы пластичности и ползучести при переменных нагрузках и температурах. Уравнения состояния должны включать параметры, характеризующие процесс накопления повреждений и разрушения материала. Второй вопрос заключается в выборе физически обоснованной меры повреждаемости материала, характеризующей кинетику разрушения материала на различных стадиях процесса деформирования, и разработке соответствующих кинетических уравнений, устанавливающих связь между указанной мерой и параметрами процесса. Третьим вопросом является формулировка соответствующих гипотез, связывающих кинетику процесса деформирования и накопления повреждений с типом разрушения, и критериев разрушения, связывающих параметры напряженно-деформированного состояния и меры повреждаемости для критических состояний материала. При решении указанных трех проблем должна учитываться существенная нестационарность нагрун<ения н нагрева Б условиях малоциклового термоусталостного разрушения, а формулировка соответствующих уравнений и критериев должна опираться на современные представления физики твердого тела о микро- и субмикроскопическом механизмах пластических деформаций и накопления повреждений в материале [42—64 . [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...