Сплавы Предел выносливости — Влияние

Литейные сплавы — Предел выносливости — Влияние поверхностных покрытий 466, 467 [c.547]

Таким образом, в случае циклического деформирования на поведение ОЦК-металлов и сплавов на пределе выносливости оказывает влияние изменение механических свойств приповерхностного слоя (за счет опережающего повышения плотности дислокаций в этом слое и процессов динамического деформационного старения), барьерный эффект этого слоя (за счет препятствия выхода дислокаций на поверхность) и формирование зон повреждений (пластических зон у вершин нераспространяющихся микротрещин - механизм Джонстона и Блока [129]). [c.190]

Шероховатое г ь. Значения коэффициента влияния шероховатости поверхности приведены в табл. 16.7. С повышением прочности стали растут требования к микрогеометрии поверхности. При грубой обработке поверхности предел выносливости высокопрочных сталей оказывается не выше, чем у обычных среднеуглеродистых сталей. Особенно чувствительны к качеству поверхности титановые сплавы. [c.327]

Снижение температуры испытания ниже комнатной у гладких образцов приводит к повышению прочностных характеристик механических свойств (но к снижению характеристик пластичности) и пределов выносливости гладких образцов (рис. 50). При определении влияния температуры испытаний необходимо помнить о возможности фазовых превращений в сплавах и явлениях динамического возврата. Следует также нс путать влияние температуры при усталости с термической усталостью, которая имеет другую природу. [c.82]

Таблица 3.50. Влияние температуры на пределы выносливости жаропрочных сталей и никелевых сплавов при знакопеременном изгибе на базе 2 10 циклов [3]

Рис. 3.22. Влияние низких температур на предел выносливости (база 10 циклов) некоторых сплавов [3]

Рис. 3.24. Влияние высоких температур на предел выносливости сталей (а) [3, 31], титановых сплавов (б) [3, 10, 24], алюминиевых сплавов (а)[31, 5, 3] - ---а н

Интересные особенности влияния структуры на усталостные характеристики титановых сплавов выявлены авторами работы [132, с. 42]. Для сплавов ВТЗ-1 и ВТ8 в различном структурном состоянии проанализирован разброс значений долговечности, при этом установлено, что грубая игольчатая микроструктура способствует большему разбросу данных. Это значит, что сплав с такой структурой имеет более низкий предел выносливости по средним данным и по минимальной вероятности разрушения. [c.154]

Влияние термической обработки титановых сплавов на их усталостную прочность связано с изменением структуры и прочности [ 36] (см. рис. 93). Выбрав оптимальную термическую обработку, можно несколько повысить предел выносливости, Для чистых й псевдо-о-сплавов такой обработкой является наклеп (при температурах ниже рекристаллизации) и отжиг при температурах ниже перехода а + р)- 13 (но, естественно, выше температуры рекристаллизации). Охлаждение после отжига предпочтительнее ускоренное, в воде или на воздухе (при небольших сечениях). Такая обработка способствует образованию мелкозернистой глобулярной структуры, наиболее выгодной для получении высокого предела выносливости о -сплавов. [c.154]

Усталостная прочность может существенно зависеть от текстуры. Так, предел выносливости листов из сплава Т1—4%А1—4% /в продольном направлении прокатки заметно ниже, чем в поперечном (по-видимому, это — следствие призматической текстуры листа) [142]. Результаты исследования влияния текстуры на усталостную прочность показали возможность повышения сопротивляемости полуфабрикатов циклическим нагружениям в определенных направлениях, например вдоль кованого или катаного прутка. [c.155]

Влияние на усталостную прочность титановых сплавов нейтральных газовых сред изучено мало. Так, косвенно установлено, что при испытании на усталость в инертных газах (гелий, аргон) предел выносливости 160 [c.160]

Фретинг-эффект. Сильное влияние на усталостную прочность титановых сплавов оказывает фретинг-эффект, или контактная коррозия в местах сопряжения. Наличие контактного трения при циклическом нагружении у всех металлов приводит к заметному снижению усталостной прочности, особенно в коррозионных средах. Титановые сплавы в этом отношении мало отличаются от сталей, близких к ним по прочности [106, 158—160]. Возникающее контактное трение (в местах заделок, прессовых посадок, креплений и пр.) резко снижает усталостную прочность, действуя подобно концентратору напряжений. Степень снижения ее в основном зависит от сопряженного материала, вызывающего фретинг-эффект, удельного давления в месте сопряжения и окружающей среды. Удельное давление [ 158, 160] сильно влияет только при низких значениях. При более прочных креплениях или плотных посадках при удельных давлениях более 30—50 МПа усталостная прочность изменяется мало. Так, прессовая посадка втулки с удельным давлением 50 МПа снижает усталостную прочность технически чистого титана с 320 до 112 МПа [ 158]. Дальнейшее увеличение удельного давления посадки до 200 МПа снизило O j до 103 МПа. В среднем предел выносливости при наличии фретинг-эффекта у титановых сплавов на воздухе при контактировании с однородным сплавом 20- 40 % от исходного предела [c.161]

Частота циклов. По данным различных исследований, повышение частоты нагружения сплавов в интервале 500-5000 цикл/мин практически не оказывает влияния на предел выносливости. Дальнейшее повышение частоты иногда приводит к заметному увеличению предела выносливости [ 162, 163], хотя при частоте нагружения примерно до 10000 цикл/мин это повышение почти всегда укладывается в полосу разброса экспериментальных значений. В табл. 31 приведены данные [78, с. 50] по влиянию частоты нагружения в диапазоне 600 -20000 Гц листовых образцов сплава ОТ4-1 толщиной 2—4 мм плоским изгибом. [c.165]

Таблица 31. Влияние частоты нагружения на предел выносливости сплава ОТ4-1 при плоском изгибе истовых образцов толщиной 2 мм (числитель) и 4 мм (знаменатель) [78, с. 50—54)

На рис. 113 показано влияние шероховатости поверхности на предел выносливости образцов наиболее прочных титановых сплавов [170]. [c.177]

Эти данные дают качественную картину влияния шероховатости на a . Данные рис. 113 свидетельствуют о достаточно сильном снижении предела выносливости при увеличении шероховатости только на один-два класса. Зависимость предела выносливости от шероховатости поверхности образцов технически чистого титана и его низкопрочных сплавов значительно слабее. [c.177]

Рассмотрим влияние основных видов механической обработки и особенно шлифовки на усталостную прочность титановых сплавов. Установлено, что после абразивной шлифовки, особенно при форсированных режимах, титановые сплавы имеют наиболее низкую усталостную прочность. Шлифовка по сравнению со стандартной обработкой для одних и тех же титановых сплавов может снизить предел выносливости в 2—3 раза. Многие исследователи объясняют неблагоприятное влияние шлифовки на усталостную прочность возникновением в поверхностном слое высоких растягивающих напряжений. [c.178]

Режим и технология точения также могут определенным образом влиять на усталостную прочность. Высокая скорость резания и большая подача заметно снижают предел выносливости вследствие повышения шероховатости поверхности и появления неблагоприятных поверхностных напряжений. Однако имеются режимы резания, которые создают поверхностный наклеп и сжимающие напряжения, повышающие предел выносливости титана. Замечено отрицательное влияние на усталостную прочность титановых сплавов охлаждения жидкостями (вода, эмульсия и пр.) при высоких скоростях резания точением. В этом случае происходит поверхностное наводороживание и даже появление гидридных пленок и слоев, способствующих возникновению растягивающих напряжений и хрупкости поверхности. Во всех случаях конечные операции механической обработки деталей из сплавов титана, подвергающихся систематическим циклическим нагрузкам, необходимо строго регламентировать, а еще лучше предусмотреть специальную поверхностную обработку, снимающую все неблагоприятные поверхностные явления и упрочняющую металл. [c.181]

Таблица 36. Влияние условий отжига листов из сплава ОТ4-1 на его предел выносливости [ 183]

Таблица 33. Упрочняющее влияние обкатки роликом (О = 45 мм, /3=6 мм, подача обкатки 0,14—0,28 мм/об) на предел выносливости сплава ВТ6

Было установлено, что предел выносливости сплава ВТ1-0 после РКУ-прессования по маршруту 1 повышается на 60 %, а по маршруту 2 — только на 40 %, что является результатом влияния схемы получения заготовок методом РКУ-прессования (табл. 6.2). [c.247]

Детали из алюминиевых сплавов можно подвергать обкатыванию шариками и роликами для повышения твердости, стабилизации неподвижных посадок и повышения выносливости. Исследование влияния наклепа некоторых сплавов на ограниченный предел выносливости показывает, что глубина наклепанного слоя и остаточные, напряжения, возникающие при этом, ниже, чем у стальных деталей. Тем не менее, даже по сравнению с полированными образцами, предел выносливости упрочненных образцов оказьшается несколько выше. [c.100]

Титановые сплавы отличаются повышенной чувствительностью к концентраторам напряжений. Для них характерна низкая теплопроводность, поэтому при шлифовании происходят фазовые превращения, развиваются неблагоприятные остаточные напряжения. Поверхностное пластическое деформирование помогает устранить их влияние на работу детали. Обкатка галтели у болтов из титанового сплава ВТ-16 ликвидирует вредное влияние шлифования и повышает долговечность болтов в условиях повторно-статических нагрузок в 17—20 раз, а предел выносливости — в 2 раза [36]. Схема обкатывания показана на рис. 43. Радиус профильной части ролика принимают на 0,1—0,15 мм меньше радиуса галтели. При обкатке болтов [c.103]

Таблица 10. Влияние коррозионной среды на условный предел выносливости некоторых алюминиевых сплавов [ 116]

Для алюминиевь1х сплавов, предел выносливости которых зависит от базы испытания, трещины могут расти практически при любом напряжении, эффект тренировки недогрузками отсутствует. В сталях недогрузки не повышают усталостной прочности, если амплитуда низкого напряжения такова, что нераспространяющиеся трещины не возникают. Аналогичные результаты дает включение этапов недогрузки при двух и многоступенчатых испытаниях. Следовательно, эффект влияния низкого напряжения зависит от того, возможно ли при данном уровне напряжений возникновение в материале нераспростра-няющихся трещин. Кроме того, следует отметить, что при низких циклических напряжениях условия испытаний более близки к условиям плоской деформации. [c.228]

Влияние электронно-лучевого покрытия Со—Сг—А1— на усталостную прочность сплава ЭИ893ВД исследовали прп температурах 750 и 20 °С с частотой нагружения 220 Гц на базе 10 циклов. Прп высокой температуре предел выносливости образцов с покрытием после восстановительной термообработки (применяемой после нанесения покрытий на лопатки) равен 270 МПа, что всего на 5 % ниже предела выносливости образцов без покрытия (рис. 3), а при комнатной температуре — ниже на —15 %, что допустимо ввиду отсутствия в лопатках циклических нагрузок при 20 "С. [c.181]

Авторы совместно с Т. В. Степановой, Н. Н. Вассерманом и В. Ё. Калугиным провели систематическое исследование влияния горячей пластической обработки (ковки) на предел выносливости сплава ВТ6 (крупные поковки). Результатьс этих исследований представлены в табл. 24, [c.150]

Усталостная прочность сварных соединений. Усталостная прочность сварных соединений опреде 1яется глaвньJM образом тремя факторами конструктивным оформлением сварного соединения, качеством металла шва и околошовной зоны и наличием сварочных напряжений. Фактор конструктивного оформления—общий для сплавов различной основы, поэтому его влияние подобно влиянию на а сварных соединений стальных или алюминиевых конструкций. Исследованием усталостной прочности металла шва и околошовной-зоны установлена большая ее зависимость от качества присадочного материала, тщательности защиты от поглощения газов из воздуха расплавленным и нагретым металлом во время процесса сварки, наличия в сварном шве различного рода дефектов (непроваров, пористости и пр.) [ 148]. При определении пределов выносливости сварного соединения усиление шва механически удаляли, чтобы.в чистом виде вьшвить усталостную прочность сварного соединения по сравнению с таковой основного металла. [c.156]

Б00°С снижает усталостную прочность на 20—25 %. Это снижение находится на уровне и даже несколькр меньше, чем снижение статической прочности под влиянием соответствующего повышения температуры. Интересно то, что предел выносливости надрезанных образцов значительно меньше зависит от температуры испытания, чем предел выносливости гладких образцов. Изменение усталостной прочности более значительно при отрицательных температурах, чем в диапазоне 20-450°С. Многие исследователи связывают уровень циклической прочности титановых сплавов при повышенных температурах (выше 300°С) непосредственно с длительной прочностью, отождествляя влияние длительности действия статической и циклической нагрузок. Циклическое нагружение в различных температурных областях вызывает различный характер разрушения, особенно в начальной стадии. В диапазоне —196 —+ 200°С разрушение начинается и распространяется преимущественно по двойникам, в области 200—400°С наблюдается обычное для высоких температур разрушение по телу зерен, при более высоких температурах разрушение происходит главным образом по границам зерен. [c.164]

Несгационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [ 166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В. Козлов, Н. И. Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (Ов = 680 МПа, 5 = 16 %, 0= 49 %) при нестационарном нагружении круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения. [c.172]

Дальнейшие исследования особенностей влияния шлифовки на усталостную прочность титановых сплавов показали [172], что существенное значение имеет материал и зернистость абразива, режимы и шлифовальное оборудование. Определено, что по производительности и по меньшему снижению усталостной прочности лучшими являются круги из зеленого карбида кремния, борсиликокарбида и карбида бора, худшими—хромистый электрокорунд и монокорунд. Так, после шлифования образцов из сплава ВТЗ-1 кругами из зеленого карбида кремния усталостная прочность оказывается в 2 раза выше, чем после шлифования кругами из монокорунда. В некоторых странах (США, Япония) для шлифования деталей из титана применяют новые виды абразивных материалов - карбид циркония, корунд с присадками диоксида циркония и др. Важнейшими параметрами режима шлифования, оказывающими наибольшее влияние на усталость, являются смазочночэхлаждающая жидкость, величина подачи и скорость круга. Так, сухое шлифование приводит к микротрещинам в поверхностном слое даже при отсутствии при-жогов [ 172]. Охлаждение простой эмульсией уже повышает предел выносливости на 17 %, а применение в качестве охлаждения 10 %-ного раствора нитрата натрия и 0,5 %-ного бутилнафталинсульфоната увеличивает усталостную прочность по сравнению с сухим шлифованием на 33 %. Увеличение величины подачи заметно снижает усталостную прочность. Так, даже при охлаждении раствором нитрита натрия с увеличением [c.180]

На рис. 116 приведены характерные диаграммы выносливости на оксидированных и не оксидированных гладких и надрезанных образцах диаметром рабочей части 6 мм при круговом консольном изгибе, полученные Н. И. Лошаковой, С. Ф. Юрьевым и Г. Н. Всеволодовым. Оксидирование проводили путем нагрева образцов в открытой электропечи до 800°С и выдержке в течение 1 ч с получением слоя повышенной твердости толщиной 40 мкм. Материал образцов — сплав Т —4 % А1 (ВТ5 с несколько пониженным содержанием алюминия). Из рис. 116 видно, что термическое оксидирование может резко снижать предел выносливости. Особенно велико это снижение при испытании гладких образцов (почти в 2 раза), у надрезанных (а. ==3,5) оно не превышает 25 %. Подобное влияние термического оксидирования на усталостную прочность обнаружено при испытании сплавов ВТЗ-1, ВТ6 и др. [ 178, с. 236—247 179 180]. Обобщенные результаты исследований, характеризующие зависимость предела выносливости сплава типа ВТ5 от режима оксидирования, приведены на рис. 117. Как следует из этого рисунка, повышение температуры и увеличение продолжительности изотермического окисления сопровождаются снижением предела выносливости оксидированных при 750—800°С гладких образцов на 30—50 %, надрезанных на 25—30 %. С повышением температуры оксидирования усталостная прочность гладких образцов снижается более резко, чем при увеличении длительности процесса. Уменьшение выносливости надрезанных образцов происходит в первые часы выдержки, а при дальнейшем повышении и длительности [c.184]

Многочисленные исследования показали, что одним из наиболее эффективных методов воздействия на состояние поверхности, приводящих к повышению циклической прочности, является предварительное поверхностное пластическое деформирование (ППД). При этом применение ППД повышает циклическую прочность не столько в области многоцикловой усталости, сколько при больших перегрузках. Известны примеры, когда применение методов ППД позволяет повысить долговечность деталей из титановых сплавов, работающих в области малоциклового нагружения, в 17 — 20 раз, а предел выносливости—в 2 раза [ 187, с. 35, 43]. Вместе с тем по сравнению с многоцикловой усталостью эффективность применения ППД для деталей, работающих в малоцикловой области, изучена меньше. До последних лет отсутствовало даже научно обоснованное объяснение влияния ППД при больших перегрузках (выше предела выносливости), так как при этом роль остаточных сжимающих напряжений не может быть решающей. Возникающие при ППД остаточные сжимающие напряжения при значительных циклических пластических деформациях неизбежно релаксируют при первых же циклах нагружения. С целью установления природы влияния ППД на малоцикловую долговечность титановых сплавов были поставлены специальные опыты по изучению влияния ППД на статическую прочность и характер деформации. Исследование проводили на цилиндрических образцах сплава ВТ5-1 диаметром 10 мм. После механической шлифовки и полировки часть образцов подвергали электрополированию до полного удаления наклепанного слоя. Поверхностное пластическое деформирование осуществляли в трехроликовом приспособлении для обкатки (диаметр ролика 20 мм, радиус профиля ролика г= 5 мм, усилие на ролик изменялось от 300 до 1200 Н при определении статической прочности и равнялось 900Н при оценке характера деформирования). Обкатку вели на токарном станке в 2 прохода при скорости вращения шпинделя 100 об/мин [c.193]

Отметим основные закономерности повышения предела выносливости титановых сплавов в результате ППД, общие для различных методов. Установлено [191, 192], что эффективность ППД в прлной мере сохраняется до температуры примерно 200°С, а частично до 500°С и даже выше. Эффект не изменяется во времени и в средах, не опасных для титановых сплавов без ППД. Положительное влияние ППД на усталостную прочность в определенной степени сохраняется даже при полном снятии остаточных сжимающих напряжений низкотемпературным отжигом вплоть до рекристаллизационного. В этом случае положительное действие ППД можно объяснить "облагораживанием" микроструктуры поверхностного слоя, которая после наклепа и рекристаллизации становится очень одно-(Х)дной, мелкозернистой, т.е. наиболее благоприятной по сопротивлению появлению усталостных трещин. Кроме того, благодаря измельчению зерна и субзерен процесс образования пластических микросдвигов затрудняется и усталостная прочность растет. [c.200]

Значительный интерес представляет влияние низких частот. Относительно малое влияние частоты на разрушающее напряжение в интерв1ле 350—30 ООО цикл/мин нельзя распространить на область низких частот порядка 10—20 цикл/мин. На алюминиевом сплаве Д16 увеличение числа циклов с 8 до 2400 привело к повышению предела выносливости на 10—13%, в то время как долговечнбсть возросла на 50—70%. При испытаниях с большей частотой возрастание числа циклов при разрушении сопровождается расширением зоны усталостного развития трещины в изломе. [c.113]

Величина X = lg -т- 1) в уравнении (2) рассматривается как случайная, имеющая среднее значение, равное (—lg 0), и среднее квадратическое отклонение 8 Пр — квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности разрушения Р %). В работах [3—6 и др.] приведены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие применимость уравнения подобия (2) для количественного описания влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы сечения и вида нагружения на сопротивление усталости образцов и деталей из различных сталей, чугу-пов, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Если испытания на усталость проводятся по обычной методике при количестве образцов 8—10 на всю кривую усталости, то отклонение б экспериментальных значений сг 1 от расчетных не превышает 8 % с вероятностью 95 %. При использовании статистических методов экспериментальной оценки пределов выносливости (метода лестницы , пробит -метода или построение полной Р — а — Х-диаграммы при количестве испытуемых образцов от 30 до 100 и более) аналогичное отклонение б не превышает 4 % с вероятностью 95 %. [c.310]

На рис. 2 для металлических конструкционных материалов представлены графики, характеризующие влияние частоты симметричного циклического однородного растяжения — сжатия на относительные значения предела выносливости. При этом значения ст 1, взятые на базе 100 млн. циклов на одной из частот циклического нагружения, отнесены к значению предела прочности Ов, определенному при обычной скорости рас-тяигения на стандартных образцах. В таблице даны значения обычных частот в диапазоне 7-о11 по кривым усталости проводилась экстраполяция последних до базы 10 циклов Высокочастотные усталостные испытания велись на базе 10 —10 циклов на образцах с диаметром рабочей части около 6—7 мм в условиях водяного (для черных металлов) или воздушного (для легких сплавов) охлаждения [2]. Критерием усталостного разрушения образца во время обычных низкочастотных испытаний было его окончательное разрушение, а для высокочастотных испытаний — появление достаточно развитой усталостной трещины (глубиной 2—3 мм), вызывающей заметное снижение резонансной частоты продольных колебаний образца. [c.333]

Для упрочнения деталей машин наиболее часто применяется хромирование, осталивание, покрытие твердым никелем, бори-рование и наращивание тонких слоев сплавов. Электролитические покрытия оказывают существенное влияние на предел выносливости, износостойкоеть и коррозионную стойкость и другие эксплуатационные свойства деталей, машин и конструкций. [c.328]

Ф.П.Янчишин [130, с. 127-135] изучал влияние некоторых рабочих сред на усталость гладких образцов диаметром 10 мм из неупрочненного алюминиевого сплава Д16 при частоте нагружения 50 Гц. Под воздействием 3 %-ного раствора Na I примерно на порядок уменьшилось время до разрушения сплава в области высоких амплитуд напряжений и с 153 до 46 МПа снизился условный предел выносливости по сравнению с испытанием в воздухе. [c.66]

ТаблицаИ. Влияние среды на предел выносливости алюминиевых сплавов 1133

Таблица 18. Влияние условий нагружения на предел выносливости а-титанового сплава в воздухе и в 3 %-ном растворе Na I (Л/ = 5 10 цикл)

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...