Предел усталости стали — Изменение с температурой

Предел упругости 13 Предел усталости стали — Изменение с температурой 433 Прецессия синхронная 374 Приборы для измерения деформаций 490 [c.553]

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]

В большинстве случаев остаточный аустенит — нежелательная фаза. Так, в машиностроительной улучшаемой стали остаточный аустенит, получающийся после за калки, приводит к значительному повышению Тк после высокого отпуска. Присутствуя в цементованном слое, остаточный аустенит понижает не только его твердость и стойкость против износа, но и предел усталости, и способствует развитию так называемых питтингов (оспин) на тяжело нагруженных деталях. В инструментальной стали превращение остаточного аустенита с малой скоростью при комнатной температуре усиливает изменение размеров во времени, что для измерительных инструментов недопустимо. В магнитной стали тот же процесс вызывает временное старение, т. е. изменение магнитного потока во времени у подвергнутого структурному и магнитному старению магнита. Однако в некоторых случаях остаточный аустенит полезен, главным образом (в сочетании с другими структурами) для уменьшения изменения размеров и деформации при закалке в инструментах, цементованном слое и т. п. [c.564]

Действительно, в ряде исследований [3—4, 8, 14, 18—30], проведенных главным образом на малоуглеродистых сталях (0,2—0,3% С), было показано повышение критической температуры хрупкости после различного числа циклов нагрузки. Однако в отношении зависимости изменения критической температуры от уровня циклического напряжения (выше или ниже предела усталости) получены противоречивые данные. Так, в соответствии с данными работ [4, 8, 19, 26—27], повышение критической температуры хрупкости происходит только при напряжениях выше предела усталости, а по данным работ [3, 14, 18, 29—30] повышение критической температуры хрупкости происходит и при напряжениях ниже предела усталости. [c.98]

Рис. 67, Изменение критической температуры хрупкости стали с 0,09% С после тренировки при напряжениях ниже предела усталости в зависимости от диаметра зерна [14]

Лопатки компрессоров. На лопатки как осевых, так и центробежных компрессоров обычно действуют значительные вибрационные нагрузки. В связи с этим основными требованиями являются высокая усталостная прочность материала и его способность к демпфированию колебаний. Поскольку в компрессорах конструкционное демпфирование играет сравнительно меньшую роль по сравнению с аэродинамическим, а иногда и демпфированием в материале, то выбор материала лопаток и режима его термообработки проводят с учетом требования получения декремента затухания максимально возможного значения. Следует иметь в виду, что логарифмический декремент затухания колебаний у широко применяемых для лопаток хромистых сталей с повышением температуры, уровня вибрационных и растягивающих напряжений увеличивается. Тем не менее вибрационные напряжения в рабочих лопатках иногда достигают 200 МПа. Так, повреждения от ударов посторонним предметом или коррозионные повреждения (коррозионное растрескивание) являются концентраторами, резко снижающими усталостную прочность лопаток. Поэтому используются все меры, позволяющие повысить предел усталости, в частности соответствующая обработка поверхности. Требования коррозионной стойкости материала и его сопротивления коррозионной усталости являются особенно важными для компрессоров газовых турбин, работающих в морских условиях. Материал компрессорных лопаток, работающих на загрязненном воздухе, должен противостоять эрозии. В противном случае сопротивление эрозии должно обеспечиваться применением специальных покрытий. Под действием центробежных сил в лопатках возникают растягивающие напряжения, поэтому материал должен также обладать определенным уровнем прочностных свойств при рабочих температурах. Особенно существенным становится это требование для высокооборотных компрессоров. В компрессорах с большими степенями сжатия температура лопаток может достигать уровня, при котором необходимо учитывать изменение характеристик материала во времени, в частности сопротивление ползучести. [c.40]

Проведение эксперимента. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что процесс разрушения металлов и сплавов при объемном циклическом деформировании характеризуется однозначными закономерностями структурных изменений только в области малоцикловой усталости. На этом основании область контактных давлений, превышающих предел текучести материала, была выбрана для анализа закономерностей структурных изменений при трении. Малоцикловая усталость (область пластического контакта) реализуется преимущественно при сухом трении скольжения при больших контактных давлениях и температурах выше 100 °С. В этих условиях работают муфты, тормозные устройства, опорно-поворотные круги экскаваторов [20, 22, 51, 93]. Наиболее распространенным материалом в такого рода узлах являются стали и металлокерамики на железной основе. Выбор материала для исследования (сталь 45) обусловлен не только его практической применимостью в узлах трения, но и изученностью с точки зрения развития разрушения при объемном циклическом деформировании, что является необходимым условием для сопоставления механизма разрушения при объемной и фрикционной усталости. [c.38]

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]

Четыре первых механизма разупрочнения можно классифицировать как разновидности структурного механизма разупрочнения, поскольку все они предполагают изменение структуры, ее однородности в отношении распределения частиц второй фазы. Структурное разупрочнение наблюдается в сплавах с когерентными и некогерентными, упорядоченными и неупорядоченными частицами выделений. Действуют несколько различных механизмов структурного разупрочнения и развития повреждаемости. Устойчивые полосы скольжения, в пределах которых отсутствуют (и исчезают) дисперсные выделения, возникают в А1-, Ni-сплавах, углеродистых и легированных сталях. Конкретный механизм разупрочнения зависит от нескольких факторов структуры, морфологии, размера и распределения частиц дисперсной фазы, а также режима (в том числе температуры) испытаний. Одним из основных факторов, определяющих характер повреждаемости и разупрочнения, следует признать амплитуду напряжения (деформации). С этим связаны, казалось бы, противоречивые данные о склонности к разупрочнению некогерентных и неупорядоченных частиц дисперсной фазы. При достаточно большой продолжительности нагружения ( 10 -10 циклов) повреждаемость (многоцикловая усталость) возникает в сталях, содержаш их крупные 1 мкм некогерентные частицы карбидов (Fe, Сг)дС, как например, в Сг-стали в условиях контактной усталости [157]. [c.232]

На рис. 250 приведены кривые, показывающие изменение пределов прочности и усталости аустенитной стали 18-8 при темпе ратурах до 650°. При этом продолжительность разрывного испытания составляла 15 мин. Очевидно, что с повышением температуры разница в величине пределов прочности и усталости уменьшается, и они имеют тенденцию к сближению при более высоких температурах. [c.287]

Нами проведено комплексное изучение поведения аустенитных сталей при нагреве и малоцикловом нагружении на установке ИМАШ-22-71 [2]. Испытания осуществлялись при одночастотном малоцикловом нагружении (частота 1 цикл/мин) по схеме одноосного растяжения — сжатия на образцах сталей Х18Н10Т и 0Х18Н10Ш при 650° С (температуре интенсивного деформационного старения). При построении кривых усталости (о — N) были выбраны значения амплитуды напряжения, превышающие предел текучести материала. Деформационное упрочнение в указанных условиях испытания определялось изменением напряжений и деформаций при этом упрочнение за каждый цикл характеризуется шириной петли гистерезиса. Ранние стадии усталости сопровождаются наибольшей шириной петли упругопластического гистерезиса, которая затем интенсивно уменьшается в пределах первых 10 циклов нагружения, достигая установившегося значения. Перед разрушением вновь имеет место расширение иетли гистерезиса. [c.75]

То, что критерий играет важную роль в развитии усталостных трещин, хорошо иллюстрируют примеры, приведенные на рис. 4.12 и 4.13 [35, 36]. Из рис. 4.12 видно, что изменение температуры испытания от комнатной до 700 °С сильно изменяет значения образцов из ферритной нержавеющей стали системы 18%Сг-МЬ. С увеличением температуры кинетические кривые усталости смещаются в сторону меньших значений Аномальное поведение этой стали при температуре испытаний 500 °С авторы [35] связывают с эффектом закрытия вершины усталостной трещины, вызванным пластическим поведением. Изменение режимов отпуска закаленной высокопрочной легированной стали 300-М (0,42С 0,76Сг 1,76М1 0,41Мо вес. %) в пределах от 100 до 650 С с соответствующими значениями предела прочности от 2338 до 1186 МПа также сильно влияет на изменение положения начальных участков кинетических диаграмм усталостного разрушения (см. рис. 4.13) [36]. [c.127]

Е. М. Шевандин с сотрудниками [8, 26] оценили действие трещин, возникающих при усталости, на критическую температуру хрупкости. С этой целью надрезанные образцы испытывались на ударную вязкость. При определении ударной вязкости учитывалась площадь, занимаемая трещиной усталости. Одновременно фиксировалось число циклов, при котором начинали появляться трещины. Без учета площади, занимаемой трещиной усталости, критическая температура хрупкости резко повышалась при учете же этой площади критическая температура либо вовсе не изменяется с ростом числа циклов нагружения, либо повышается на ранней стадии нагружения, оставаясь постоянной при дальнейшем увеличении числа циклов. При напряжениях ниже предела усталости критическая температура практически остается без изменения. На основании этих данных авторы пришли к выводу, что склонность стали к хладноломкости определяется только наличием трещин. Однако из анализа приведенных авторами данных следует, что повышение критической температуры почти на 20° наблюдается и до начала появления трещин усталости. [c.100]

Холден [14] изучал влияние циклической тренировки в условиях растяжения — сжатия при напряжениях вблизи предела усталости на изменение критической температуры хрупкости малоуглеродистой (0,09% С) стали с различным размером зерна. Общая длительность тренировки. [c.101]

При переменных напряжениях, превышающих предел текучести, процессы усталости протекают в упруго-пластической области (в смысле макродеформации) и потому для описания процессов усталости вместо напряженш можно пользоваться амплитудой деформации. Кривая усталости в этом случае представляет зависимость между этой амплитудой деформации и числом циклов, необходимым для возникновения трещины или разрушения. При испытании с постоянной амплитудой силы кривая усталости папосится как зависимость между амплитудой и числом циклов, необходимым для разрушения в этом случае наблюдается монотонное накопление пластической деформации. Число циклов, необходимое для разрушения в упругопластической области для стали обычно не превышает десяти-двадцати тысяч эта область характеризуется как малоцикловая усталость. Сопротивление усталости в малоцикловой области уменьшается с уменьшением частоты. Если циклические деформации и напряжения возникают в результате периодических изменений температуры, то малоцикловые процессы разрушения называются термической усталостью. Будучи нанесенной в логарифмических координатах, зависимость между [c.385]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...