Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах

Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах Сб. научи, трудов Пер. с англ./Под ред. Фридляндера И. И. М. Металлургия, 1983. 432 с. [c.4]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ [c.430]

Рассмотрены вопросы механики разрушения конструкционных материалов при низких температурах. Описаны результаты исследования механических свойств, чувствительности к надрезу, характеристик разрушения ряда алюминиевых, титановых, никелевых сплавов и сталей, а также некоторых композиционных материалов при низких температурах, вплоть до температуры жидкого гелия (4 К). Дана оценка свойств сварных соединений ряда сплавов при низких температурах. [c.4]

Материалы настоящего сборника, в частности, содержа-щие данные о характеристиках вязкости разрушения и механических свойствах конструкционных материалов в условиях глубокого охлаждения (при температурах ниже 77 К), представляют интерес для конструкторов, специа-листов-материаловедов, работающих в области создания новых конструкций криогенной техники и разработки новых материалов криогенного назначения, и инженеров смежных специальностей, занятых в производстве криогенного и другого оборудования, используемого при низких температурах. [c.9]

В предлагаемом справочном пособии содержатся данные о механических свойствах (прочность, пластичность, ударная вязкость), широко применяемых в машиностроении различных конструкционных сталей и сплавов (алюминиевых, магниевых, титановых, медных и др.) до температуры 77—20° К. Одновременно приводятся данные, полученные на образцах с концентраторами напряжений (надрезы, отверстия), которые позволяют оценить конструкционную прочность материалов при низких температурах, когда их пластичность значительно снижается. В этих условиях влияние концентрации напряжений сказывается существенно, вызывая у ряда материалов хрупкое разрушение. [c.3]

Важным свойством конструкционных материалов при их механической обработке в условиях низких температур и при их использовании в низкотемпературной технике является терми- [c.6]

Существенный интерес представляет изучение влияния структурного состояния на низкотемпературную прочность материалов. Например, микро-структурные исследования механизмов низкотемпературной деформации в определенной степени объясняют устанавливаемые закономерности изменения механических свойств. При выполнении таких исследований важно рассматривать микроструктурные особенности материалов, учитывать тип их кристаллической решетки, фазовый состав, возможность протекания полиморфных превращений, мартенситных переходов и т. п. Известно, что многие конструкционные стали, имеющие, например, аустенитную структуру при комнатной температуре, становятся аустенито-мартенситными при низких температурах, что, в частности, отражается на характере механизма деформации и соответственно на уровне механических свойств исследуемых материалов. [c.190]

Программа направлена на решение трех важных задач 1) выбор конструкционных материалов (для сверхпроводящих электрических машин) путем оценки их механических и физических свойств при температуре 4—300 К и оценки влияния на свойства технологии изготовления и способа соединения, 2) изучение свойств новых перспективных материалов, в частности композиционных, при низких температурах, 3) анализ, сбор и публикация доступных литературных данных по низкотемпературным характеристикам. [c.30]

Развитие современной техники требует постоянного улучшения физико-механических и специальных свойств конструкционных материалов, синтеза новых сплавов, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Наиболее широко в промышленности используется чугун, доля отливок из которого в общем потреблении металла в СССР составляет 23%- Подавляющая часть отливок (около 70%) производится в машиностроении, где широко используются ценные конструкционные и эксплуатационные свойства чугуна — уникальная циклическая вязкость, высокая износостойкость, прочность чугунов высококачественных марок, сопоставимая с прочностью сталей, хорошая обрабатываемость. Такие технологические свойства чугуна, как высокая жидкотекучесть, ограниченные температуры расплава, малая усадка, обеспечивают благоприятные условия для эффективного применения его в производстве деталей машин, независимо от сложности, размеров и веса этих деталей. В то же время основной объем выплавляемого в СССР конструкционного литого чугуна характеризуется низкими показателями, что в значительной мере обусловлено несовершенством плавильного оборудования, плохим качеством доменных чушковых чугунов и литейного кокса. При этом наблюдается тенденция к дальнейшему ухудшению рабочих характеристик исходных шихтовых материалов. Прочностные показатели серых чугунов обычных марок во многих случаях не удовлетворяют условиям работы деталей машин, качество которых в общей массе остается ниже уровня мировых стандартов. Замена чугунных деталей стальными, как правило, неэкономична и сопровождается потерей ценных технологических свойств чугуна. Ь настоящее время удельный вес низкомарочного чугуна в общем выпуске отливок исключительно высок [c.3]

Механические свойства многих конструкционных материалов существенно изменяются под влиянием низких температур. В частности, сталь, пластичная при нормальной температуре, становится хрупкой при низкой температуре как принято говорить, сталь относится к хладноломким материалам. [c.80]

Конструкционные материалы можно разделить на три основные группы пластичные, хрупко-пластичные и хрупкие материалы. Эта классификация относится к свойствам материалов при одноосном растяжении (сжатии) в нормальных условиях (малая скорость нагружения, комнатная температура и т. д.). Изменение характера нагружения и условий работы существенно влияет на свойства материалов в частности, как указывалось выше, материал, пластичный при нормальной температуре, становится хрупким при низкой температуре. Таким образом, правильнее говорить не о пластичном и хрупком материале, а о пластическом и хрупком состоянии материала. Но тем не менее обычно пользуются приведенной классификацией, помня, при каких ограничениях она справедлива. i В качестве предельных напряжений для указанных трех групп материалов при статическом нагружении принимают следующие механические характеристики [c.81]

Развитие современного машиностроения требует знаний механических и других свойств металлических материалов в условиях низких температур. Для многих отраслей современной техники становится характерным широкое использование низких температур (жидкий кислород, водород, гелий). Известно, что при низких температурах металлические сплавы существенно изменяют свои механические и физические свойства. Для многих материалов наблюдается при этом падение пластичности и, следовательно, конструкционной прочности. [c.3]

Твердость, прочность, пластичность, упругие характеристики наноматериалов интенсивно изучаются при комнатных, низких и высоких температурах. Независимо от области применения любые материалы должны отвечать определенным механическим характеристикам. Последнее определяет интерес к исследованию проблем деформации и разрушения, не говоря уже о специфике разработок в области конструкционных материалов, эксплуатация которых определяется прежде всего уровнем механических свойств. Прочность и особенно пластичность являются высоко структурно-чувствительными параметрами и для них проблема аттестации применительно к наноматериалам приобретает первостепенное значение. [c.79]

Поведение ПИ НС в растворителе. Химические, физические и физико-химические свойства ПИНС в растворителе связаны с одной стороны с их физической (механической), коллоидной и химической стабильностью при хранении и транспортировании продукта в таре при обычных, низких и повышенных температурах, с другой — с кинетикой испарения растворителя при нанесении его на металл, со способностью к распылению через форсунки и образованию при этом хорошего факела, со способностью схватываться с поверхностью металла, удерживаться на вертикальных поверхностях и не оказывать вредного воздействия на другие конструкционные материалы (резину, пластические массы, лакокрасочные материалы и др.). [c.58]

Наряду с обычными требованиями высокой коррозионной стойкости в определенных агрессивных средах к конструкционным материалам, применяемым в химическом машиностроении, одновременно предъявляются также требования высокой механической прочности, жаростойкости и жаропрочности, сохранения удовлетворительных пластических свойств при высоких и низких температурах, устойчивости при знакопеременных или повторных однозначных нагрузках (циклической прочности), малой склонности к старению и др. [c.37]

При повышении температуры сопротивление деформации титановых сплавов существенно снижается и увеличивается пластичность [292, 293]. Однако при использовании обычной горячей деформации вследствие ее неравномерности и неоднородности в сплавах образуются так называемые зоны интенсивного течения, приводящие к резко выраженной макро- и микроструктурной неоднородности [292, 293]. Низкая теплопроводность титановых сплавов тол-се способствует образованию таких зон. Стремление избежать появления неоднородности, а также относительно невысокая пластичность сплавов в обычных условиях деформации ведут к много-переходности обработки, введению промежуточных нагревов. Термической обработкой после горячей деформации часто не удается полностью исключить микроструктурную неоднородность в полуфабрикатах и получить требуемое сочетание механических свойств. Между тем титановые сплавы как конструкционные материалы должны иметь комплекс разнообразных свойств — прочность и пластичность, усталостную прочность, жаропрочность, вязкость разрушения и др., которые зависят от структурного состояния. Рассмотрим особенности формирования микроструктуры в титановых сплавах. [c.180]

ПЭВД, ПЭНД являются неполярными материалами кристаллической структуры, ПЭВД получается при высоком давлении (100—120 МПа) и имеет повышенную эластичность, относительное удлинение при разрыве 400— 600 % ПЭНД получается при низком давлении (0,1— 0,5 МПа) и обладает повышенной прочностью предел прочности при растяжении 22—32 МПа (Ор). Полиэтилен характеризуется низким водопоглощением за 24 ч (0,01—0,03 %), высокими диэлектрическими свойствами, которые не изменяются при больших частотах электрического тока, и хорошей химической стойкостью. При нормальной температуре полиэтилен практически не растворим в органических растворителях. Недостатки полиэтилена — невысокая механическая прочность, низкая теплостойкость и склонность к старению. ПЭВД используют для изоляции проводов, кабелей и для изготовления пленки ПЭНД — для труб, различных емкостей, конструкционных несиловых деталей машиностроения и радиотехники. [c.457]

При выборе конструкционных материалов в зависимости от конкретных условий работы аппарата или машины необходимо учитывать следующее механические свойства материалов при обычных, высоких и низких температурах, их жаростойкость,, сопротивление ползучести, физические свойств.а, коррозионную стойкость, технологичность материала и возможность замены дефицитных материалов менее дефицитными. [c.77]

Выбранный конструкционный материал должен обладать достаточной механической прочностью и долговечностью в условиях эксплуатации. Для аппаратов характерен широкий диапазон рабочих температур. Это приводит к тому, что один и тот же материал в условиях низких температур (< О °С) может оказаться недопустимо хрупким, а при высокой температуре — слишком непрочным и подверженным текучести. Температурные пределы применимости наиболее распространенных сталей приведены в табл. 2.13.29. Более подробные сведения об использовании конструкционных материалов (сталей, цветных металлов, сплавов и др.) и их свойствах в широком диапазоне нагрузок и температур приводятся в литературе [20, 26]. [c.477]

Современные достижения науки и техники в области высокомолекулярных соединений позволяют решать задачи получения конструкционных материалов с заданными свойствами и устранять некоторые недостатки, которые ограничивали широкое применение полимерных материалов в химическом машиностроении. К числу этих недостатков относятся окисляемость при действии агрессивных сред, содержащих активный кислород ограниченный температурный интервал использования, в особенности в области повышенных температур низкая теплопроводность недостаточно высокая механическая прочность. [c.81]

Исходным сырьем для получения углеграфитовых материалов служит природный графит или искусственный (пирографит), получаемый путем прокаливания каменноугольного пека или нефтяного кокса. Графит—-это единственный конструкционный неметаллический материал, обладающий высокой теплопроводностью при достаточно большой инертности к действию многих агрессивных сред, термической стойкостью при резких перепадах температур, низким омическим сопротивлением, а также хорошими механическими свойствами и пригодностью к механической обработке на обычных токарных, фрезерных, сверлильных станках. [c.101]

Второй раздел построен в соответствии с программой курса Материаловедение . В нем даны представления о кристаллизации и строении металлов и сплавов, изменении их структуры при различных температурах, способах термической обработки и ее влиянии на физико-механические свойства. Рассмотрены конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами. Учитывая специфику ннзкоте. шературной службы, особое, внимание уделено свойствам конструкционных материалов при низких температурах. Приведены реко.мендации по выбору материалов для работы в условиях низких температур. [c.11]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Для правомерного определенияна материалах средней и низкой прочности требуются образцы большой толщины. Так для сталей с ffg = 400—700 МПа для обеспечения условий плоской деформации приг комнатной температуре необходимо проводить испытания на образцах толщиной 250 мм, высотой 610 мм, шириной 635 клм для титановых сплавов средней прочности в США используют листовые образцы длиной 400 мм, шириной 120 мм, и толщиной до 80 мм. Это приводит к большому расходу металла и затрудняет испытания из-за необходимости использования машины с большими предельными нагрузками. Не всегда имеются в наличии полуфабрикаты необходимой толщины для определения и, самое главное, механические свойства, определенные на одинаковых стандартных образцах с диаметром 10 мм, но взятых в разных ly e Tax заготовки, существенно различаются, особенно по пределу текучести (это обстоятельство приводит к необходимости регламентировать правила отбора проб из крупных заготовок для того, чтобы можно было надежно сопоставлять результаты испытаний этих образцов на растяжение). Тождественность комплекса механических свойств в крупном и мелком сечении иногда невозможно получить из-за ограниченной прокаливаемости сечения, необходимого Для выполнения критериев правомерности определения Ку , Кроме того, испытания по определению для конструкционных сталей, алюминиевых, титановых и других сплавов низкой и средней прочности и повышенной пластичности должны проводиться при таких температурах и тоЛ-щинах образцов, которые не отражают реальные условия конструирования и эксплуатации. Таким образом, признается необходимость "полунатурных" испытаний, что затрудняет использование этой важной характеристики для широкого практического применения при оценке сопротивления хрупкому разрушению таких важных конструкционных материалов, как низко- и среднеуглеродистые стали. [c.35]

Полиэтилен. Этот материал обладает рядом ценных свойств, благодаря которым он является одним из основных термопластичных конструкционных материалов. Он имеет достаточную механическую прочность, высокую стойкость к действию концентрированных кислот и щелочей, хорошую сопротивляемость воздействию масел и некоторых растворителей, проникновению водяных парлв, имеет ничтожную влагопоглощаемость (0,05%), обладает низкой диэлектрической проницаемостью и малым значением тангенса диэлектрических потерь, высокой электропрочностью (40 10 —44 10 л /л ) и удельным объемным сопротивлением, отличается прекрасной гибкостью при низких температурах (до 213° К), нетоксичен. К недостаткам его следует Отнести подверженность старению под действием ультрафиолетового излучения, кислорода воздуха, тепла и т. д. [c.15]

В последнее время значительно возрос объем ирнмеиенпя так называемых компактных конструкционных материалов, получаемых из порон1Ков самых различных металлов н сплавов. В связи с высокой плотностью механические свойства их практически не снижаются, а отдельные эксплуатационные свойства значительно увеличиваются. Например, спеченный алюминиевый порошок (САП) в своем составе содержит до 15% оксидов алюминия, которые в виде топкой пленки покрывают зерна алюминия и образуют в спеченном материале непрерывный каркас. Такая структура придает материалу высокую теплостойкость. Этот материал может длительное время работать при температурах до 600 °С. САП по сравнению с обычным алюминием имеет более низкий температурный коэффициент. Применяют САП для изготовления компрессорных лопаток, поршней, колец для газовых турбин и т. д. Перспективно прнмененгге компактных конструкционных материалов в условиях крупносерийного и массового производствах деталей сложной конфигурации небольших размеров. [c.421]

Слоистые пластики (СП), армированные стекловолокном (СВКМ), нашли широкое применение в судостроении с момента начала их использования в качестве промышленных материалов в 40-х годах XX столетия. Их применение как конструкционных материалов было обусловлено удачным сочетанием уникальных свойств высокого отношения прочности к массе, долговечности и стойкости к морской среде, простоты эксплуатации и ремонта, жесткости, особенно при очень низких температурах, их немагнитных и диэлектрических свойств, а также их низкой теплопроводности по сравнению с металлами. Кроме того, эти материалы дают возможность судостроителям использовать в конструкциях эластичность композитов, отсутствующую у обычных металлов. Например, при правильном выборе исходных компонентов, а также процесса получения композитов, в том числе и ориентации армирующей волокнистой добавки, удается получить конструкционный материал, удовлетворяющий специфическим требованиям к данной конструкции, а также создать надежную конструкцию, причем более легкую и эффективную. Использование монолитной бесшовной конструкции снижает до минимума количество швов и исключает многие дорогостоящие вторичные процессы сборки (например, механические соединения с помощью сварки или клепки). [c.511]

I агрессивных сред, требует создания материалов, отличающих- я комплексом свойств, из которых наиболее важными являются зысокие химическая и износоустойчивость, термостойкость, меха-тическая прочность. Особенно высокие требования предъявляются к химической устойчивости материалов, т. к. именно этим определяется срок их службы и чистота получаемого продукта. Перспективными среди конструкционных силикатных материалов в настоящее время являются ситаллы, которые по совокупности физико-механических свойств имеют значительные преимущества по сравнению с другими. Их высокая износо- и термостойкость, механическая и жаропрочность при одновременной высокой химической устойчивости позволяют применять их в условиях воздействия агрессивных сред как при низких, так и при повышенных температурах. [c.105]

Основным конструкционным материалом для производства сварных конструкций в течение длительного периода являлась малоуглеродистая сталь (типа Ст.З, Ст.2 и др.), характеризующаяся гарантированной, но невысокой прочностью, высокой пластичностью и хорошей технологичностью, в том числе и свариваемостью. Немаловажное значение имеет и относительная дешевизна этой стали, не содержащей специальных легирующих элементов. Малоуглеродистая сталь наряду с указанными достоинствами имеет и ряд недостатков, из которых важнейшими являются относительно низкая прочность, пониженное сопротивление хрупкому разрушению и повышенная чувствительность к механическому старению. Последние два свойства в значительной мере определяются степенью раскисленности металла (кипящая, по-луспокойная и спокойная) даже лучшая из них — спокойная малоуглеродистая сталь характеризуется невысокими значениями ударной вязкости при минусовых температурах, что в ряде случаев ограничивает область ее применения. Интенсивными исследованиями в последние годы доказано, что применением специальных технологических приемов (регулируемая прокатка, термическое упрочнение и др.) или дополнительным введением в металл модифицирующих элементов (ниобий, ванадий и др.) можно заметно улучшить качественные характеристики малоуглеродистой стали, в том числе и ее сопротивление хрупкому разрушению. Можно преодолеть недостатки малоуглеродистой стали и путем перехода на низколегированные стали (стали повышенной прочности), повышенная прочность и сопротивляемость хрупким разрушениям у которых достигается присадкой легиру ющих элементов и измельчением структуры. [c.4]

В последнее время, в связи с широким использованием низких температур (жидкие кислород, водород, гелий) во многих отраслях современной техники, потребовалось детальное исследование механических и других свойств металлических материалов в условиях низких температур. Опубликовано большое количество работ, относящихся к исследованию поведения конструкционных металлических и неметаллических материалов при температурах до —253° С (20° К). Эти сведения помогают в процесЬе выбора материалов при конструировании различных машин, исиользую-шдх, например, в качестве рабочего тела или рабочей среды сжиженные [c.421]

Специфические свойства стеклопластиков — это небольшой удельный вес (1,6—1,8 г/см ), высокая механическая прочность, способность работать в условиях повышенных температур и давлений, коррозионная стойкость, низкая тепло- и электропроводность, малая горючесть, устойчивость к действию агрессивных сред и микроорганизмов, хорошая светопроницаемость, погодо- и водостойкость, шумоизолирующая способность и др. Некоторым видам стеклопластиков присущ такой комплекс технических и технологических характеристик, каким не обладает ни один вид традиционных конструкционных материалов или неарглированных пластмасс. Формование изделий из стеклопластиков производится при низких давлениях, по сравнительно простой техноло- [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...