Кривая усталости — Влияние температуры

Показатель степенного уравнения кривой усталости с повышением температуры уменьшается, и влияние частоты на предел усталости увеличивается, так как для данного числа циклов возрастание ограниченного предела усталости будет пропорциональным / - . [c.14]

В тех случаях, когда приходится Считаться с влиянием ползучести, важную роль играет также частота нагружения. На рис. 4.13 вверху показаны кривые усталости, полученные яри температуре 650° С и двух частотах нагружения 200 цикл/мин и 2500 цикл мин. [c.66]

При повышенных температурах даже при очень большом числе циклов кривая усталости не имеет горизонтального участка. Так, для гладких образцов даже при 100 млн. циклов горизонтальный участок не наблюдается. Влияние концентрации напряжений с повышением температуры в общем уменьшается, однако для ряда сталей, по-видимому, опять-таки за счет физико-химических процессов чувствительность к надрезу сплава увеличивается. При температурах порядка 500—бОО С в стали начинаются процессы ползучести, имеющие место также и при переменных нагрузках даже при симметричном цикле. [c.609]

Влияние температуры. Экспериментальными исследованиями установлено, что при повышении температуры предел выносливости падает, а при понижении — растет. При повышении температуры на кривой усталости не бывает горизонтального участка. [c.353]

Зависимости e Nf) на рис. 3.25 дают достаточно полную информацию о сопротивлении длительной малоцикловой усталости конструкционного сплава. Анализ усредненных кривых показывает, что температура испытаний оказывает заметное влияние на сопротивление малоцикловой усталости при увеличении температуры до 700 °С малоцикловая долговечность может уменьшаться в 7 раз. [c.163]

Кривая усталости — Влияние температуры 257 [c.326]

Возможность ускоренной оценки влияния технологических факторов доказана при исследовании влияния режима термической обработки и вида чистового шлифования на характеристики рассеяния предела выносливости стали ЗОХГСА (работа проводилась совместно с Киевским политехническим институтом). Испытаниям на усталость при изгибе с вращением подвергались образцы из стали ЗОХГСА после закалки с высоким (630°С), средним (510°С) и низким (190°С) отпуском, шлифованные обычными наждачными и алмазными кругами до одинаковой степени чистоты поверхности (8-й класс). Определение характеристик рассеяния пределов выносливости, осуществленное по двум методам — экстраполяции кривых усталости и возрастающей нагрузки, показало, что среднее значение предела выносливости повышается при снижении температуры отпуска приблизительно в соотношении 1 1,3 1,6. При этом среднее квадратическое отклонение также увеличивается, а рассеяние, характеризуемое коэффициентом вариации, остается практически неизменным. Замена обычных кругов алмазными в случае шлифования до одинаковой степени чистоты, поверхности не отразилась существенно на указанных характеристиках при всех трех режимах термообработки. Достигнутая экономия времени (1,3-10 циклов при возрастающей нагрузке, вместо 4,7-10 при постоянной амплитуде напряжений) и образцов (90 шт. вместо 500 шт.) свидетельствует [c.188]

Для более надежных оценок долговечности необходимо использовать кривые усталости материала, полученные в условиях, максимально приближенных к условиям работы энергооборудования (т.е. смывание средой соответствующего состава, натурная температура и пр.). До получения указанных характеристик можно производить расчет долговечности энергооборудования, учитывая влияние различных факторов с помощью рекомендаций работы [36]. [c.50]

При исследовании малоцикловой усталости при высоких температурах все большее внимание уделяют изучению процессов возникновения и распространения трещин и, в частности, влияния на эти процессы воздуха. В некоторых экспериментах обнаруженные изменения углов наклона кривых усталости, появление интеркристаллитных трещин при высоких температурах и при режимах с длительной выдержкой [54, 55], а также заметное увеличение долговечности молибденовой стали при знакопеременном изгибе в вакууме при 500° С [78, 79] объяснялись только окисляющим воздействием воздуха. При этом влиянием ползучести пренебрегали. [c.50]

Высокопластичные малоуглеродистые и низколегированные перлитные конструкционные стали при температуре до 400° С имеют высокое сопротивление термической усталости. Экспериментальные данные показывают, что вследствие незначительного влияния ползучести кривые долговечности (по числу циклов до разрушения в зависимости от амплитуды деформаций или условных напряжений в цикле) во всем интервале температур от комнатной до 400° С для всего класса углеродистых и низколегированных сталей с достаточным для практических целей приближением совпадают как при термической, так и при механической малоцикловой усталости. Поэтому для расчетов на термическую усталость при непрерывном чередовании теплосмен в данном случае можно использовать обобщенные расчетные кривые усталости, приведенные в нормах расчета на прочность [20]. [c.139]

Рис. 7.28. Влияние сварки на кривую усталости титанового сплава 6A1-4V при комнатной температуре в условиях растяжения при =0,05. (а) Образцы исходного металла, отожженные в вакууме (Ь) образцы после сварки (с) образцы, соединенные диффузионной сваркой. (Данные из работы [25].)

Рис. 7.46. Влияние эксплуатационной температуры на кривую усталости хромистой легированной стали. Состав стали 0,10%С, 0,45% Мп, 0,21 %Ni, 12,3% Сг и 0,38% Мо. (Данные из работы [371.)

Рис. 7.47. Влияние эксплуатационной температуры на кривую усталости алюминиевого сплава 2024-Т4 по результатам испытаний на изгиб с вращением. (Данные из работы [6] и [38].)

Уравнения (Аб. 11) содержат две определяющие функции материала а(Т) определяет наклон кривых усталости в двойных логарифмических координатах D(0, Т) — влияние температуры и о р носительной нагруженности части объема материала, охваченной неупругим деформированием, па текущую скорость повреждения. [c.226]

Рассматривая систему кривых предельных напряжений (см. рис. 49, б) для разных длительностей нагружения t можно построить для каждой температуры поверхность предельных напряжений при асимметричном цикле, для которой третьей координатой являет-,ся X (рис. 50). В зависимости от температуры положение поверхности может отражать влияние частоты, давая в пересечении с плоскостью т кривые усталости по Параметру /, а в пересечении с плоскостью 0OT, т кривые длительной прочности. [c.218]

Влияние концентрации напряжений на сопротивление усталости при повышенных температурах связано с упруго-пластическим перераспределением напряжений, чему способствует ослабление сопротивления пластическим деформациям -с ростом температуры. Используя циклические диаграммы деформирования для различного накопленного числа циклов, можно построить кривые усталости в истинных напряжениях и показать для сталей с выраженной циклической пластичностью, что эти кривые при растяжении-сжатии и переменном изгибе как [c.224]

В ряде работ [7, 14] физический предел выносливости рассматривается как результат проявления динамического деформационного старения. С точки зрения Дж. К. Леви [20], в условиях циклического деформирования при комнатной температуре наблюдается относительно медленное, но эффективное закрепление дислокаций в результате динамического деформационного старения. В этом случае накопление усталостного поврежде-ния и деформационное старение рассматриваются как конкурирующие процессы. Предполагается, что при циклическом нагружении выше предела вьшосливости интенсивность повреждения больше интенсивности упрочнения, обусловленного динамическим деформационным старением. Было предположено, что кривая усталости стали, склонной к деформационному старению, лежит между кривой усталости нестареющей стали и кривой усталости стали, полностью состаренной перед испытанием (рис. 5.2), Возможность развития деформационного старения при напряжениях, близких к пределу усталости, обусловлена тем, что в процессе циклического нагружения углеродистых сталей при указанных напряжениях (даже при напряжениях ниже предела усталости) наблюдается локальная пластическая деформация. Наличие этой деформации, значительная длительность испытания на уровне напряжений, близких к пределу усталости, возможность температурных пиков в местах локальной пластической деформации и, наконец, влияние самого процесса циклического [c.159]

Получены данные [24], подтверждающие тот факт, что динамическое деформационное старение оказывает сильное влияние на форму кривой усталости и способствует наличию физического предела выносливости. Испытания на усталость при знакопеременном изгибе и кручении проводились на образцах из малоуглеродистой стали в диапазоне температур испытания 20-500 °С. Из полученных результатов следует (рис, 5,4), что при температуре испытания 300 С, при которой в этих условиях должно протекать наиболее интенсивное деформационное старение, кривые усталости имеют четко выраженный физический предел выносливости (предел выносливости имеет при этом наибольшее значение). [c.162]

Таким образом, с точки зрения авторов работ [16,28,29], физический предел усталости должен проявляться у всех металлов, однако база испытания при этом должна быть различной. Фактически, экспериментально подтвердить существование физического предела усталости для некоторых цветных металлов, видимо, не представляется возможным, так как для некоторых пластичных цветных металлов база испытания должна быть больше 10 -1012 циклов нагружения. Однако длительность испытаний может быть уменьшена при проведении опытов в условиях низких температур. Опыты при низких температурах интересны и в том отношении, что они позволяют уточнить влияние динамического деформационного старения на выявление физического предела усталости, так как известно, что скорость деформационного старения быстро снижается с температурой. Если предел усталости обусловлен динамическим деформационным старением, то с понижением температуры должно наблюдаться смещение точки выхода кривой усталости на горизонтальный участок в сторону большого числа циклов, а при дальнейшем понижении температуры испытания физический предел должен исчезнуть. [c.166]

Изучение влияния деформационного старения на форму кривых усталости позволило выявить и ряд закономерностей. В частности, можно утверждать, что статическое и динамическое деформационное старение способствует повышению значения предела выносливости. Наклон кривых усталости в результате предварительного статического деформационного старения возрастает, а точка перегиба кривой усталости при выходе на горизонтальный участок смещается в сторону меньших циклов нагружения [73]. Однако такой характер изменения кривых усталости наблюдается при степенях предварительной пластической деформации, не превышающих 10% (статическое растяжение). При больших степенях предварительной деформации имеются противоречивые данные о форме кривой усталости после предварительного деформационного старения. В ряде случаев наблюдается исчезновение четко выраженного физического предела выносливости [40]. В аустенитной нержавеющей стали типа 304 эффект динамического деформационного старения при малоцикловой усталости проявляется при температурах испытания 300-500 При этом на петлях механического гистерезиса наблюдается прерывистое пластическое течение [45, 47]. [c.237]

Анализ кривых усталости, полученных при высоких температурах, показывает, что >в этих условиях предел выносливости стали снижается с возрастанием числа циклов и длительности испытаний. Такое поведение материала может быть обусловлено влиянием нескольких факторов. Например, при максимальном напряжении цикла может и.меть место ползучесть материала. Пластические дефор-мации и возможное старение могут вызывать изменение свойств материала, приводящее к дальнейшему изменению его поведения в условиях усталости. Таким образом, в материале под нагрузкой может происходить ряд изменений. [c.66]

Как видно из рис. 1, для материалов, не склонных к деформационному старению (сталь ТС), кривые усталости в координатах при повышении температуры испытания закономерно располагаются ниже кривой усталости для температуры 20° С (кривые 6—9). Для деформационно-стареющих сталей типа 22К (кривые 1—5 на рис. 1, а) и Х18Н10Т (рис. 1, б) расположение кривых усталости зависит от склонности материала к деформационному старению. Причем для этих сталей существует интервал интенсивного деформационного старения 600—700° С для Х18Н10Т и 200—300° С для 22К. При температуре 270° С кривая усталости мягкого нагружения стали 22К располагается выше кривой усталости, полученной при температуре 20° С. С увеличением температуры до 350° С снижается эффект деформационного старения. При температуре 150° С процессы старения протекают слабо. Вместе с тем на прочностные свойства оказывает влияние температура. В результате для стали 22К в условиях мягкого нагружения цри этой температуре наблюдается провал циклической прочности (см. рис. 1, а). В интервале интенсивного деформационного ста- [c.16]

Процесс малоцикловой усталости при повышенных температурах, при которых уже проявляется влияние длительности и скорости деформирования на накопление пластической деформации и статического повреждения, неизбежно связан с формой и длительностью цикла. Это способствовало привлечению таких интерпретаций условий термодиклического разрушения, в которых в явной форме отражена частота v = 1/Г, где Т — период цикла. С помощью частотных представлений предлагается также охарактеризовать роль выдержек при постоянной деформации или напряжении, столь свойственных работе металла во многих конструкциях. Анализ соответствующих зависимостей,. вытекающих из опытных данных, предложенных рядом авторов, позволил уравнение кривой малоцикловой усталости в размахах 2г р пластической деформации выразить так [3] [c.4]

На рис. 9, а для теплостойкой стали 18-8 приведены кривые температурной зависимости X t)/X to), а на рис. 9, б — кривая 1 термической усталости (неизотермический цикл) со средней температурой tn = 400° С, кривая 2 малоцикловой изотермической усталости при эквивалентной температуре из условия (15) = 400 С и кривая 3 изотермической усталости с поправкой на неравномерность распределения температур [21]. Эта последняя кривая располагается близко к опытным данным при испытании на термическую усталость при такой же средней температуре цикла (в данном случае 400°). Следует полагать, что в величине X (t) отражено влияние Структурных особенностей сплавов на сопротивление термической усталости в связи с внутриструктурной термонапряженностью, превращениями и объемными изменениями. Для отобра- [c.14]

При изотермическом мапоцикловом нагружении влияние температуры на сопротивление усталости весьма значительно. Взаимное расположение кривых устапости 1 кЗ (см. рис. 2.5) и точек 7 и2 на рис. 2.6 указывает на то, что при увеличении температуры испьпания малоцикловая долговечность может уменьшаться на один-полтора порядка, хотя деформационная способность рассматриваемых жаропрочных [c.31]

Более подробные исследования влияния синфазных режимов неизо-термического нагружения проведены на примере сплава ХН75МБТЮ-ВД (см. рис. 2.7). Получены кривые усталости, при жестком изотермическом (700 и 860 °С) и неизотермическом синфазном и противофазном режимах в диапазонах температур 200. .. 860 °С, 200. .. 700 С и 700. .. 860 °С. Выбор диапазона температур обусловлен пониженной пластичностью сплава ХН75МБТЮ-ВД при температуре, близкой к 700 °С. При неизотермическом и противофазном режимах нагружения кривые усталости практически совпадают (точки 1 - 4, 8). Установлена зависимость долговечности при синфазном режиме неизотермического нагружения от предельной температуры цикла (точки 5 к 7). [c.32]

Кривая усталости для температур 200 и 700 °С (сплошная линия) расположена в области больших долговечностей, чем кривая для температуры 1000 °С (штрихпунктирная), при которой деформационная способность материала понижена (кривая 1 на рис. 2.4). Данные по влиянию продолжительности цикла термомеханическсго нагружения не согласуются с характером изменения деформационной способности материала во времени. При увеличении относительного сужения образца из литейного сплава при длительном изотермическом (1000 °С) нагружении (кривая 2 на рис. 2.4) следовало бы ожидать увеличения долговечности, но в действительности при длительностях цикла 14 и 112 мин она уменьшается (штриховые кривые на рис. 2.13). [c.35]

Температурная зависимость влияния наклепа при длительной термической усталости, во-первых, описывается кривой с минимумом при температурах на 100° С ниже, чем для ненаклепанной стали (рис. 59, б), а, во-вторых, отрицательное влияние наклепа проявляется в области температур ниже 700° С и при более высоких температурах ненаклепанная сталь не имеет преимуществ. [c.150]

Анализ уравнения (2.19) показывает, что влияние неизотермич-ности и снижения длительной пластичности материалов при мало-цлкловом изотермическом и неизотермическом нагружении можно учесть введением в критериальные уравнения длительности цикла или частоты нагружения. Это направление развито в работах С. В. Серенсена, Ю. Ф. Баландина, Л. Коффина и др. При малоцикловом жестком нагружении при высоких постоянных температурах и различных частотах, когда роль временных эффектов становится заметной, данные испытаний образуют единую кривую усталости в координатах пластическая деформация ер — приведенное число циклов до разрушения [90] [c.71]

При оценке повреждений при длительном малоцикловом нагружении в ряде случаев наблюдается большее повреждающее действие выдержек при растяжении, чем при растяжении-сжатии или только сжатии. В таких случаях для каждой рассматриваемой стали пли сплава при изучении закономерностей накопления длительных циклических повреждений необходимо определить влияние знака напряжений при вьйержке в исследуемом интервале температур. Оценка повреждений для материалов и режимов нагружений с большим повреждающим эффектом выдержки того или иного знака должна производиться с использованием соответствующей базовой кривой усталости, отражающей снижение долговечности при наличии односторонней выдержки. Иначе возможна ошибка (расхождение в 5 раз и более) при оценке накопленного усталостного повреждения. [c.103]

Рис. 7.36. Влияние некоторых полученных электролитическим путем покрытий на кривую усталости низколегированной стали при комнатной температуре в условиях растяжения при / =0,02. J — без покрытия (172 300 фунт/дюйм ) 2 — без покрытия, выдержка перед испытанием при низкой температуре 3 — покрытие никель — олово (177 700 фунт/дюйм ) 4—твердое никелевое покрытие (176 100 фунт/дюйм ) 5 — никелевое покрытие (182 100 фунт/дюйм ) 6 — твердое хромовое покрытие (162 400 фунт/дюйм ). (Числа в скобках соответствуют статическому пределу прочности.) (Данные из работы [16] адаптировано с разрешения John Wiley Sons, In .)

Влияние температуры кривых) на скорость распространения трещины при многоцикловой усталости в сплаве Hastelloy Х-280 (R =0,05, v = = 40 цикл/мин) [31 ] [c.210]

Размах интенсивностей напряжений Дсг = 54 — 20,7 = 33,3 кгс/мм . Максимальная температура цикла в данной точке (см. табл. 3.5) 461° С. Соответственно Oia = 16,7 кгс/мм , aim = 37,4 кгс/мм . Для сплава ХН77ТЮР при 500° С можно принять сг = 28 кгс/мм (при Nf= 10 циклов), СГ , = = 95 кгс/мм . Таким образом, по (4.41) коэффициент влияния несимметрии = 28/95 = 0,295. По (4,40) сГэкв = 16,7 + 0,295-37,4 = 25,7 Kr W. Кривая усталости гладких образцов, вырезанных из диска и испытанных при симметричном изгибе при 500° С, приведена на рис. 4.20 (по данным Т. П. Захаровой). Эти результаты, полученные при испытаниях на изгиб, дают несколько завышенную долговечность в расчете при действии растягивающих напряжений. Для механической усталости соответствующие корреляционные коэффициенты, основанные на статистическом подходе о вероятности наличия дефекта в зоне [c.137]

Влияние температуры. Имеется весьма ограниченное количество экспериментальных данных по влиянию высоких и низких температур на величину неупругих деформаций [137], Эти данные показывают, что для большинства сплавов, как, например, сталь ЭИ612 к сплавы ЭИ437Б и ЭИ826, с повышением температуры напряжения перехода от упругого к неупругому деформированию смещаются в область более низких напряжений (рис. 128). Соответствующим образом смещаются и кривые усталости. На рис. 128 в виде штриховых линий показаны напряжения, соответствующие долговечности 10 и 10 циклов. Повышение температур не приводит для исследованных сплавов к существенному увеличению значений неупругих деформаций в области многоцикловой кривой усталости, хотя и имеет место, как видно из рис. 127, их некоторое увеличение в этом диапазоне напряжений с повышением температуры. [c.176]

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]

Коэффициент к (о ), характёризуюш ий влияние частоты нагружения, может изменяться в зависимости от температуры в пределах от 1 — для нормальных температур, когда сопротивление разрушению определяется только числом циклов, до О — для весьма высоких температур, при которых сопротивление разрушению целиком определяется временем. Коэффициент А (сг) для степенного уравнения кривой усталости а Л — С выражается, как А (а) = = С сГтп [c.14]

То, что структурные превращения оказывают в процессе циклического нагружения сильное влияние на форму кривой усталости, указано в работе Т.Р.Ж. Вильямса и К.Р. Шурмера [25], которые исследовали форму кривой усталости для образцов с концентратором напряжения (А, = 2,5) из нержавеющей стали марки типа 18-8 в зависимости от температуры испытания. Испытания при комнатной температуре выявили на кривой усталости разрыв в диапазоне 2 lO -S 10" циклов нагружения при напряжении около 520 МПа (рис. 1.19, а). Верхняя часть кривой усталости выше разрыва смещена в сторону большего числа циклов нагружения. При температуре испытания -80 °С разрыв кривой усталости наблюдается при напряжении 720 МПа, однако верхняя ветвь кривой усталости в этом случае смещена в сторону меньшего числа циклов (рис. 1.19, б). Металлографические исследования образцов, испытанных на усталость при температуре -80 С, обнаружили интенсивное мартенситное превращение по полосам скольжения. Предполагается, что разрыв кривых усталости и положение верхней ветви кривых обусловлены процессом динамического деформационного старения. Начиная с какого-то критического напряжения (напряжения, соответствующего положению разрыва) при циклическом нагружении резко интенсифицируется процесс нагрева образца, вызванный [c.21]

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]

Для изучения влияния вида нагружения на сопротивление низкочастотной усталости при повышенных температурах проводили испытания сплава ЭП220 при циклических растяжении-сжатии, изгибе, кручении, а также при постоянных переменных температурах. Форма цикла при разных видах нагружения была различной. Установлено достаточно хорошее соответствие между значениями долговечности, полученными при растяжении-сжатии и кручении (рис. 2.72), в то время как сопротивление усталости при изгибе характеризуется большими значениями долговечности и меньшим наклоном кривой усталости. [c.188]

При повышенных температурах иепытания на усталость обычно наблюдается снижение пределов выносливости а связи с влиянием процессов ползучести, особенно в случае, если среднее напряжение цикла не равно нулю (кривые 1 и 4 на рис. 49). В углеродистых сталях в интервале температур испытаний 150 - 400 С наблюдается аномальное повышение пределов выносливости по сравнению с испытамиями при комнатной температуре, связанное с протеканием процессов динамического деформационного старения (рис. 49, кривая 3). [c.81]

Существенное влияние на сопротивление малоцикловой усталости в изотермических условиях уровня температур показано на рис. 3. Хотя пластичность канщого сплава при крайних температурах термического цикла примерно одинакова, однако различие в долговечности (кривые 1 2 — сплав ЭП-693ВД, кривые 7 и 5 — сплав ЭП-220) составляет до 10 раз. Это означает, что в условиях неизотермического малоциклового нагружения скорость накопления повреждений в холодной части цикла значительно ниже, чем в горячей. [c.38]

Рис. 1. Влияние охлаждения патрона А — на стабилизацию резонансных частот (сгглошные кривые), напряжений (штрихпунктир) В — на распределение напряжений, амплитуд колебаний г/ и температур t по длине литого образца из сплава ВЖЛ12У, моделирующего стенку пера лопатки турбины, при высокотемпературных технологических испытаниях на усталость.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...