Предел усталости при высоких температурах

Предел усталости при высоких температурах [c.307]

Испытания на усталость при высоких температурах, соответствующих условиям эксплуатации, проводятся с целью определения гарантированных пределов выносливости (предельного числа циклов) с заданной степенью вероятности, используемых в расчетах на прочность [7, 8]. На рис. 1 представлена зависимость от температуры пределов выносливости некоторых сталей и сплавов при симметричном изгибе, определенных по средним значениям 10(вероятность Я=0,5). [c.134]

Сопоставление результатов испытаний на усталость высокопрочной стали Г и мягкой раскисленной стали В показало, что, несмотря на существенную разницу прочностных и усталостных характеристик этих сталей при нормальной и пониженной температурах, полученных на гладких образцах, их пределы выносливости при наличии резкого концентратора напряжений и температуре —55 °С практически одинаковы, а при температуре —195°С мягкая сталь В обладает более высоким пределом выносливости. Наибольшие пределы выносливости при всех температурах были обнаружены у высокопрочной стали после закалки и отпуска (сталь Д). [c.105]

Прочность материала, работающего при высоких температурах в условиях переменного режима. Специфической является работа материала в условиях одновременного наличия высоких температур и переменных силовых воздействий. Материал, работающий в таких условиях, должен обладать свойствами выносливости (высокий предел усталости) и (или) термической стойкости (высокий предел термической усталости). [c.310]

Сталь, используемая для изготовления пружин, должна обеспечивать линейную зависимость между деформацией и нагрузкой, т. е. иметь высокий предел упругости. При превышении упругой деформации (например, при навивке пружин) сталь должна обладать определенным запасом пластичности. Если пружина работает при изменяющихся нагрузках, то ее материал должен хорошо сопротивляться усталости. Пружины, работающие при высокой температуре, должны быть стойкими против релаксации. [c.227]

Максимальное напряжение, которое еще не приводит к разрушению за какое-угодно большое число циклов, называется физическим пределом усталости. Он существует только у сталей при комнатной температуре. Цветные металлы и сплавы, а также стали при высоких температурах не имеют физического предела усталости. Поэтому для них приходится определять условный предел усталости на базе 50—100 млн. циклов (и даже более). [c.96]

Нормализация сварных соединений не приводит к изменению их предела усталости, изменяется только место разрушения. Это связано с тем, что нормализация повышает прочностные свойства металла, но в то же время снижает упрочнение сварного стыка, полученное при сварке вследствие значительной пластической деформации при высоких температурах. [c.189]

Отсюда следует, что при высоких температурах предел прочности и предел текучести не могут служить критериями прочности. Критериями в этом случае надо считать предел ползучести и предел длительной прочности. При оценке усталостной прочности лопаток критерием прочности служит предел выносливости (усталости) при симметричном цикле а 1. Величину его следует принимать во внимание при выборе материала для лопаток наряду с пределами текучести и длительной прочности. Так же, как и последние, предел выносливости уменьшается с ростом температуры. На сопротивление усталости большое влияние оказывает чувствительность материала к концентрации напряжений, о которой можно судить, сравнив значения пределов выносливости гладких (0-1) и надрезанных (0-1) образцов. [c.155]

Коэффициентом запаса прочности называется число, на которое необходимо разделить величину, определяющую значение прочностной характеристики (предел текучести, предел длительной прочности и т. п.), чтобы получить допускаемое напряжение. Минимальный коэффициент запаса прочности определяет максимально допустимое (или допускаемое) напряжение для данного металла. Обычно коэффициенты запаса относят к наименьшему критерию деформации — пределу текучести Сто,2 и, при высоких температурах, к критерию разрушения— пределу длительной прочности. При некоторых условиях эксплуатации коэффициент запаса относят к пределу усталости. [c.27]

Расчеты на прочность деталей теплосиловых установок только по характеристикам статической и длительной статической прочности при высоких температурах являются недостаточными, поскольку ни предел текучести, ни условный предел длительной прочности не отражают в достаточной мере реальных условий нагружения материала в наиболее повреждаемых зонах. Так, например, применение сталей с повышенным пределом текучести для сосудов давления и других элементов с точки зрения сопротивления коррозионной усталости при высокой асимметрии цикла нагружения в ряде случаев не является достаточно технически оправданным [35]. [c.20]

При определении выносливости при высоких температурах на соответствующей кривой не возникает горизонтального участка (см. усталость металлов), поскольку разрушающая нагрузка непрерывно уменьшается с увеличением числа циклов. Пределом выносливости ot в условиях заданной температуры считают наибольшее напряжение, при котором образец выдерживает заданное число циклов. При этом обычно за базу принимают 5-10 , 10-10 , 50-10 и 100-10 циклов. [c.421]

Для тех случаев, когда детали машин находятся в условиях совместного действия двух факторов — усталости и ползучести, предел длительной прочности должен определяться из испытаний на усталость при соответствующей температуре. Поэтому, при расчетах на прочность деталей машин и сооружений, работающих при высоких температурах, нужно различать следующие основные случаи. [c.581]

Он существует только у сталей при комнатной температуре. Цветные металлы и сплавы, а также стали при высоких температурах не обладают физическим пределом усталости. Поэтому для них приходится определять условный предел усталости на базе 50—100 млн. и более циклов. [c.203]

Высокое с о и р о т и в л е и и е усталости при комнатной н высоких температурах. Предел выносливости гладких образцов при комнатной температуре должен составлять не менее 45% предела прочности, а при 400° С не менее 50% предела прочности при соответствующих температурах. Эта характеристика особенно важна для деталей, подверженных вибрациям в процессе работы, как, например, лопатки компрессоров. [c.11]

В связи с этим форма кривой усталости при повышенной температуре имеет ряд особенностей (рис. 47). Эти кривые не имеют выраженного асимптотического характера и не свидетельствуют о существовании пределов выносливости, как их параметра. Такими параметрами являются угол наклона ветвей кривой и, ограниченные по числу циклов пределы выносливости, определяющие положение этих ветвей в логарифмических координатах амплитуда напряжений — число циклов. Форма кривой 1 свойственна умеренным температурам (Т = 0,45- --5- 0,50 Тпд), при которых накопление повреждения возникает в широком диапазоне напряжений низких уровней, с интенсивностью, повреждения меньшей, чем в области высоких напряже-, ний, действие которых сопровождается циклическими пластическими дефор-1У ациями, превышающими упругие или одного порядка с ними. При более высоких температурах (0,50—0,55 Tj,J повышение интенсивности усталостного повреждения во времени и по числу циклов возрастает так же в области низких напряжений. У кривой усталости 2 больший наклон и нет переломов. При еще более высоких температурах (0,55—0,60 T J накопление повреждения главным образом определяется временем действия напряжений, существенную роль при этом играют процессы накопления разрушения на границах зерен и переход от внутри-кристаллического возникновения и распространения трещин к межкри- [c.216]

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]

Кроме повышения износостойкости ЭМО повышает также сопротивление усталости поверхностного слоя. Это связано с наличием остаточных напряжений сжатия, появляющихся в мартенситной структуре при умеренных температурах ЭМО (которые выше точки A j) и небольших давлениях. Однако необходимо помнить о том, что при высоких температурах и значительных давлениях можно ожидать появления растягивающих остаточных напряжений в светлой зоне поверхностного слоя, несмотря на его мартенситное строение, что приводит к снижению предела выносливости. В условиях ЭМО знак и величина напряжений будут зависеть от совокупности температурного и силового воздействия на поверхностный слой. Следует также отметить, что применение постоянного тока не дает повышения сопро- [c.561]

Многие детали при высоких температурах испытывают также и переменные нагрузки. В зависимости от уровня температур, напряжений, а также от формы образца (детали) соотношение между пределами ползучести и усталости может меняться. Так, обычно при высоких температурах у гладких образцов предел ползучести ниже, чем предел выносливости. Однако у надрезанных образцов предел выносливости при повышении температуры может понижаться сильнее, чем предел ползучести. [c.330]

По условиям протекания коррозионного процесса разли чают атмосферную коррозию, протекающую под действием атмосферных, а также влажных газов, газовую, обусловленную взаимодействием металла с различными газами — кислородом, хлором и т, д. — при высоких температурах, коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающую в водных растворах и в зависимости от их состава подразделяющуюся на кислотную, щелочную и солевую. При контакте металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите, возникает контактная коррозия, а при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений — коррозия под напряжением. Понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии переменных растягивающих напряжений и коррозионной среды, называют коррозионной усталостью. Кроме того, различают еще коррозионное растрескивание металла,, возникающее при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических растягивающих напряжений. Этот вид разрушений характеризуется образованием транскристаллитных или межкристал-литных трещин. Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов возникает также биокоррозия. Разрушение металла от коррозии при одновременном ударном действии внешней среды называют кавитационной эрозией. Без участия коррозионного воздействия среды эрозия протекает как процесс только механического износа металла. Многие из перечисленных условий возникновения и развития коррозионных процессов встречаются и в пароводяных трактах ТЭС. [c.26]

Техника выполнения пайки твердыми припоями зависит от материала соединяемых деталей, конструкции соединения, свойств припоя и способа нагрева в процессе пайки. Пайкой можно получить соединения, обладающие высоким пределом усталости, высоким сопротивлением коррозии и длительной прочностью при высоких температурах. [c.259]

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]

Укрупненное зерно, по данным С. В. Серенсена [93], влияет отрицательно на предел усталости при высоких температурах (исследовалась сталь ЭИ69 при 600 и 750°). [c.311]

Усталость при высоких температурах представляет собой сложный процесс, в котором определенную роль играют явления ползучести и повреждения, характерные для длительного статического высокотемпературного нагружения [97, 111]. Этим обстоятельством в значительной степени объясняется отсутствие физического предела выносливости для материалов, испытываемых при высоких температурах. Высокотемпературную усталость можно считать одной из разновидностей коррозионной усталости. Тем не менее целесообразно особо рассмотреть этот вид нагружения, поскольку при высокотемпературной усталости в материале происходит ряд специфических процессов, прямо не связанных с коррозией. Так, при испытании образцов из литейного никель-хромового сплава ЖС6К при 900°С наблюдалось резкое снижение значений микротвердости от головок к рабочей зоне образцов, что можно объяснить весьма существенным разу-142 [c.142]

Режим малоциклового неизотермического нагружения существенно влияет на малоцикловую долговечность конструктивного элемента. Сравнение кривых 2 к 4, полученных с помощью МКЭ, показьшает, что смещение кривой 4 для синфазного неизотермического нагружения относительно кривой 1 ддя изотермического режима связано с недостаточным проявлением в полуцикле сжатия (при низких температурах) эффекта залечивания повреждений, возникающих в полуцикле растяжения за пределами упругости при высокой температуре, а снижение малоцикловой долговечности в этом случае (на порядок и более) достаточно хорошо подтверждается данными испытаний образцов на малоцикловую усталость. [c.149]

При испытаниях на усталость при высоких температурах с асимметриеи Гшкла можно встретить два типа изломов усталостный с развитием трещины в основном через зерна (транскристаллитный) и длительный статический (интеркристаллитный). Последний наблюдается в тех случаях, когда статическое напряжение цикла сГст равно или больше предела длительной проч-иости за время т, равное продолжительности испытания. В этом случае на кривых усталости образуется перелом вниз (рйс. 4). [c.137]

С повышением температуры иредел усталости конструкционных сплавов снижается тем в большей степени, чем больше время нагружения. Кривые усталости при высоких температурах, построенные в полулогарифмической системе координат (ст — lg Щ отличаются от кривых усталости при комнатных температурах (п. 24) отсутствием горизонтального участка (фпг. 228). При высоких температурах поэтому не представляется возможным говорить об определенном (истинном) пределе усталости (аналогия с пределом коррозионной долговечности — п. 35). В качестве характеристики усталостной прочности в этом случае приходится принимать условный предел усталости — на- пряжение, вызывающее разрушение за определенное количество циклов нагружения. Эта условная величина зависит как от продолжительности испытаний (количества циклов), так и от температуры испытания. Чем выше температура, тем больше степень падения предела усталости с увеличением числа циклов нагружения (фиг. 228). [c.307]

Вообще говоря, желательно применять для горячих испытаний стандартные образцы (ГОСТ 2860), употребл.чющиеся в обычных машинах при комнатной температуре, так как в этом случае можно установить связь между пределами усталости при высоких и комнатной температурах. [c.274]

Условия работы лопаток паровых турбин (пульсируюш1ий удар струи, выходящей из сопловых аппаратов) предъявляют для стали 1X13 требования высокого предела усталости. Как следует из данных табл. 12, по Мак-Адаму [33], для всех высокохромистых сталей после надлежащей термической обработки предел усталости при комнатной температуре составляет примерно половииу величины предела прочности. [c.844]

Первое свойство — это способность выдерживать не разрушаясь переменные нагрузки при высоких температурах характеристикой его является условный предел выносливости, определяемый при заданной температуре и символически обозначаемый так сГшбоо- Индекс W указывает на то, что данное напряжение является условным пределом выносливости, второй числовой индекс указывает продолжительность испытания в часах. Можно поставить цель — исключить возможность разрушения от усталости. Тогда достаточно добиться того, чтобы условные пределы выносливости (с шюо. продолжительности испытания пределы длительной прочности (сгщо, Osoo. ) [c.310]

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]

Металл корпусных деталей должен хорошо сопротивляться (в конструкции) воздействию термических напряжений, неизбежно возникающих при нестационарных режимах работы (см. гл. I), т. е. обладать высоким сопротивлением малоцикловой усталости. Термические напряжения складываются с напряжениями, возникающими от внутреннега (или внешнего) давления, а также с напряжениями от внешних сил. Очень важно, чтобы металл детали, испытывающей термические напряжения, имел возможно более высокий предел текучести при рабочей температуре [4]. [c.422]

Естественно, что с образованием несплошностей резко ухудшаются прочностные характеристики и пластичность материала при термической усталости. Пределы прочности, текучести и относительное удлинение снижаются и в итоге происходит межзерен-ное разрушение материала. Следует отметить, что вакансионный механизм порообразования и разрушения весьма свойственен ползучести при высоких температурах и небольших напряжениях. [c.115]

Сплавы, применяемые нрм высоких температурах, должны обладать высокой прочностью как при комнатной, так и при высоких температурах, хорошей устойчивостью против крипа, высокой ударной вязкостью, высоким пределом усталости, а также хорошими коррозионными свойствами и стойкостью против окисления. Кроме того, они дапжны обладать высоким отношением прочности к плотности. [c.161]

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]

Результат наложения ка переменные напряжения статических напряжений сжатия зависит от температуры и уровня предела выносливости при симметричном цикле. Эффективность сжимающей нагрузки, измеряемая отношением оаМ-ь как показали испытания сплава ХН77ТЮРУ при 250 С значительно выше, чем при 550° С. Отсюда следует, что применение поверхностного наклепа для деталей из сплава ХН77ТЮРУ, эксплуатируемых при 550° С, мен еэф-фективно, чем при т-емпературах до 250 С. Кроме того, длительное действие высокой температуры способствует релаксации и перераспределению остаточных напряжений в поверхностном слое детали. Статические напряжения сжатия компенсируют отрицательное влияние остаточных напряжений второго и третьего рода в высоколегированных сплавах, которое проявляется в понижении сопротивления усталости при нормальной температуре. На рис. 2.36 приведена кривая Wa-i =f( (T-i)> построенная по результатам испытания образцов гладких и с концентраторами напряжений из сплава ХН77ТЮРУ при базовом числе циклов Л б = 2-10 ... 2-10 . [c.69]

Легкие сплавы, а также все материалы при высоких температурах и при испытаниях Б коррозионных средах имеют кривые усталости в координатах — gN без горизонтального участка. В этом случае определяют ограниченный предел выносливости, соответствующий определенной базе испытаний [обычно УУ = (О, - - ) 10 циклов]. Для получения надежной оценки предела выносливости число неразрушив- [c.26]

По наблюдениям Вуда [509], предел текучести проволок из сплава меди с алюминием, подвергавшегося внутреннему окислению, слабо зависел от величины и характера распределения частиц окисла, но определялся величиной зерна матрицы. Упрочнение, обусловленное внутренним окислением, сопровождалось уменьшением пластичности, особенно при высоких температурах (500° С). Внутреннее окисление поликристаллнческих медных сплавов сопровождалось снижением сопротивления усталости [512], по-видимому, из-за ослабления межзеренных границ. Однако сопротивление усталости у монокристаллов возрастало тем больше, чем меньше была величина диспергированных частиц окисла. [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...