Сталь Ползучесть — Характеристики

Приведенные сведения о зависимости свойств материалов от температуры не отражают фактора времени, т. е. предполагается, что характеристики получены в результате обычных кратковременных испытаний. При высокой температуре фактор времени играет очень существенную роль — специальные эксперименты и опыт эксплуатации деталей, работающих при высоких температурах, показывают, что при постоянной нагрузке с течением времени пластическая деформация возрастает, происходит как бы медленная текучесть металла. При этом напряжения в образце (или детали) могут быть ниже не только предела текучести, но и предела пропорциональности, соответствующих температуре эксперимента или эксплуатации. Указанное явление носит название ползучести. Для стали ползучесть проявляется лишь при высокой температуре (ориентировочно выше 300°), а для некоторых цветных металлов и сплавов с этим явлением приходится считаться при слегка повышенной и даже при комнатной температуре. [c.78]

Рис. 3.1. Влияние скорости деформирования I (а, б) и частоты нагружения f (в) на характеристики разрушения в условиях ползучести е/ (а) (ферритная сталь 0,5% Сг, 0,25% Мо. 0,25% V при Г = 550 С [342]), при циклическом нагружении (б) сталь типа 304, Де = 1 % при 7 = 600°С (/) и Г = 700 С (2)

Таким образом, проведенные исследования позволили отклонить предположения о разрушении металла коллектора в результате снижения малоцикловой прочности или коррозионного растрескивания. Необходимо подчеркнуть, что и по другим характеристикам, таким, как хрупкая прочность, сопротивление усталостным разрушениям на стадии зарождения и развития трещин на воздухе и в коррозионной среде, были подтверждены высокие показатели, при которых преждевременное разрушение коллектора не должно было бы произойти. Вместе с тем, эксперименты по замедленному деформированию (растяжение гладких образцов с малой скоростью деформирования) в коррозионной среде показали, что при составе среды, соответствующей отклонениям, имевшим место в процессе эксплуатации разрушившихся коллекторов (низкий водородный показатель pH, присутствие кислорода), может происходить значительное снижение пластичности стали, причем тем большее, чем ниже скорость деформирования. Такая закономерность соответствует зависимости критической деформации от скорости деформирования в условиях ползучести материала (см. гл. 3). Данное обстоятельство привело к необходимости изучения возможных временных процессов деформирования материала коллектора при стационарном нагружении. Выполненные эксперименты, ре-з льтаты которых будут представлены ниже, показали, что [c.328]

Одной из основных характеристик металла, которая лежит в основе расчета на прочность и допустимый ресурс эксплуатации в условиях ползучести, является предел длительной прочности стали. [c.49]

Изложены вопросы коррозионно-механической прочности металлов, влияние коррозионных сред на характеристики ползучести. Описаны новые представления о механизме коррозионного растрескивания и связи его с водородным охрупчиванием. Рассмотрены кинетика и механизм влияния водородного охрупчивания в процессе коррозионного растрескивания различных сталей и сплавов. Показана зависимость этих видов разрушения от различных структурных факторов. Приведены сведения о коррозионном растрескивании высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов, механизме этих процессов и способах защиты. [c.4]

Основной характеристикой мембранной зоны является кривая циклической ползучести, зкспериментально или расчетно полученная для условий повторного нагружения с постоянными максимальными напряжениями. Как показывают результаты испытаний материала типа аустенитной коррозионно-стойкой стали (см. рис. 2.65, а), скорость ползучести в цикле можно считать (в первом приближении) практически постоянной в диапазонах 1. .. 200 и 201. .. 10000 циклов. При [c.124]

Хромоникелевые стали типа 18-8 18-8 с Ti 18-8 с Nb 23-18 15-35 16-13-2 Мо и др. по своим характеристикам жаропрочности (длительной прочности и сопротивлению ползучести) превосходят углеродистую сталь, хромистые стали мартенситного [c.144]

Сопоставление характеристик ползучести 20 со свойствами, определяемыми при обычном испытании на ра- и стяжение, позволяет сделать следующие выводы. У углероди- Ю стой стали предел ползучести 1с (для Ис= [c.59]

Испытания на ползучесть при изгибе с определением скорости деформации в процессе испытания дают более существенные результаты и могут быть использованы для определения условного предела ползучести [43,81], пределов релаксации [12, 14] и для расчётов деталей и конструкций, работающих в условиях изгиба при повышенных температурах [24, 38]. Исследования соотношений между характеристиками ползучести стали при изгибе и при растяжении [24, 43] показали, что при температурах 400—500° С предел ползучести при изгибе (определённый как на цилиндрических, так и на прямоугольных образцах) приблизительно на 40—500 выше, чем при растяжении. [c.63]

Фиг. 7. Сравнительная характеристика ползучести стали аустенитного и ферритного типов.

Сравнительная характеристика длительной прочности (напряжения ползучести при удлинении в 0,1% за 100 час.) типичных марок клапанной стали приведена на фиг. 12. В обоих случаях преимущество аустенитной хромоникелевой стали очевидно. [c.497]

Предварительно на образцах из сплавов АК4-1-Т1, В-95Т, Д-19Т в диапазоне температур Г = 20 -ч- 215° С при статическом, малоцикловом и длительном статическом нагружениях были получены характеристики материалов при однородном напряженном состоянии. Время испытаний на ползучесть составляло от 0,5 до 3000 ч, суммарное время т циклических испытаний — от 0,01 до 100 ч при продолжительности цикла в интервале от 0,02 до 0,85 ч диапазон разрушаюш их чисел циклов N составил 10 — 10 циклов. В результате обработки результатов испытаний построены [11] кривые изменения ширины петли б по числу циклов К, кривые усталости при мягком и жестком нагружениях, зависимости поперечного сужения ф от числа циклов и времени испытания, кривые ползучести и изохронные кривые. Для алюминиевых сплавов в отличие от сталей участок упрочнения на диаграмме деформирования оказывается более пологим, в указанном диапазоне температур величина = 03 0,9, пре- [c.117]

Влияние частоты наложенных деформаций и, что не менее важно, скорости нагружения в условиях двухчастотного нагружения может быть проиллюстрировано па примере сопоставления рассмотренных выше результатов и экспериментальных данных, полученных при двухчастотном нагружении этой же стали с формой циклов, представленной на рис. 4.19, е, когда частота низкочастотного нагружения (включая время выдержек), температура, а также уровни максимальных и высокочастотных напряжений оставались прежними, а частота а,,, составляла /2 = 30 Гц, что соответствовало соотношению частот = 18 000. Характер развития деформаций в этих условиях показан на рис. 4.27. Важно, что их кинетика в основном подобна изменению соответствующих характеристик при нагружении с меньшим соотношением частот (см. рис. 4.25). Как и в последнем случае, полная ширина петли гистерезиса б после уменьшения в первые циклы нагружения вследствие упрочнения материала в дальнейшем несколько стабилизируется, а затем начинает увеличиваться (рис. 4.27, а), но интенсивность разупрочнения материала в этом случае существенно ниже, чем при нагружении с/2//1 = 80. Активная же составляющая циклической пластической деформации бд вплоть до разрушения остается на установившемся уровне для всех исследованных напряжений. В связи с этим увеличение с числом циклов полной ширины петли следует отнести за счет деформации циклической ползучести которая также непрерывно увеличивается после начальной стадии нагружения (рис. 4.27, 6). Если сравнить ее абсолютные значения для одних и тех же уровней максимальных напряжений двухчастотного нагружения при /2 /1 = 18 000 и /2//1 = 80 с нагружением по трапецеидальной форме циклов, принимая во внимание при этом закономерности взаимосвязи диаграмм циклического деформирования по про- [c.96]

При этом не предполагается, что свойства также будут плавно изменяться от свойств аустенитной к свойствам ферритной стали, как и состав. Свойства меняются более резко, и при этом возможно появление нескольких промежуточных фаз, причем некоторых с пониженными характеристиками пластичности, сопротивлением ползучести или тепловым расширением. Однако в правильно выполненных соединениях этого типа нежелательные изменения свойств не распространяются на всю зону сварки и в ней не образуется непрерывной линии разупрочнения или напряженности. [c.85]

Пределы ползучести и длительной прочности и запас пластичности являются основными, но не единственными характеристиками жаропрочных сталей. Кроме повышенных значений пределов ползучести и длительной прочности жаропрочные котельные стали должны иметь высокое сопротивление усталости (в том числе термической), эрозии, малую чувствительность к надрезам. [c.189]

Уменьшение количества карбида, упрочняющего сталь, и выделение непрочного графита приводит при графитизации к понижению прочностных характеристик пределов прочности, текучести и ползучести. [c.7]

Под старением понимают самопроизвольное изменение во времени прочностных характеристик стали (твердости, пределов прочности, текучести и ползучести), а также свойств пластичности (относительного удлинения и сужения) и особенно ударной вязкости. ... [c.7]

Графитизация повышает скорость ползучести, так как понижает прочностные характеристики стали. [c.11]

Характеристика ползучести сталей ЭИ-69 и 18-8 [c.346]

Коэффициенты запаса прочности при расчетах на статическую прочность можно классифицировать по роду металла — деформируемому (поковки, штамповки, прокат) или литому, а также исходя из температуры. Последняя определяет для каждой марки стали и сплава основные характеристики, к которым применяется коэффициент запаса. Так, например, для углеродистых сталей, начиная примерно с 350° С, необходимо принимать во внимание также ползучесть металла и относить коэффициенты запаса к длительным характеристикам, а не только к пределу текучести при рабочей температуре. Для теплоустойчивых и жаропрочных сталей перлитного класса (хромистых нержавеющих и аналогичных им) эта температура составляет примерно 430°С, а для аустенитных 480—520° С, в зависимости от марки стали. Это верхние пределы умеренных температур для данных классов деталей. [c.30]

На основе поверочных расчетов определяется допустимость принятых конструктивных форм, технологии изготовления и режимов эксплуатации если нормативные требования поверочного расчета не удовлетворяются, то производится изменение принятых решений. Для реализации расчетов по указанным выше предельным состояниям в ведущих научно-исследовательских и конструкторских центрах был осуществлен комплекс работ по изучению сопротивления деформациям и разрушению реакторных конструкционных материалов. При этом для вновь разрабатываемых к применению в реакторах металлов и сплавов (низколегированные тепло-и радиационно-стойкие стали, высоколегированные аустенитные стали для тепловьщеляющих элементов и антикоррозионных наплавок, шпилечные высокопрочные стали) исследовались стандартные характеристики механических свойств, входящие в расчеты прочности по уравнениям (2.3), -пределы текучести Оо,2, прочности, длительной прочности о , и ползучести a f Наряду с этими характе мстиками по данным стандартных испытаний определялись характеристики пластичности (относительное удлинение 5 и сужение ударная вязкость а , предел выносливости i, твердость, модуль упругости Е , коэффициент Пуассона д, а также коэффициент линейного расширения а. [c.38]

Обш,еприняты одноосные испытания на ползучесть и разрыв при ползучести продолжительностью 100 ч (4 суток), 1000 ч (42 суток) и 10 ООО ч (420 суток), известно несколько испытаний большей продолжительности — 100 ООО ч (11,5 года) . Использование в последнее время материалов в машинах с улучшенными характеристиками дало толчок проведению кратковременных испытаний на ползучесть, продолжительность которых измеряется минутами, а не часами и годами. Например, в ряде случаев проводились испытания на ползучесть продолжительностью 1000, 100, 10 и 1 мин. Примеры результатов таких испытаний для некоторых материалов [4] приведены на рис. 13.5. Однако для кратковременных испытаний при температурах ниже 300°F (150°С) для алюминиевых сплавов и ниже 700°F (370°С) для сталей ползучестью можно пренебречь. [c.439]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Рисунок 2.13 - Схематическое изображение метода определения фрактальной (поклеточной) размерности границ зерен по фотографии. N=36 Границу зерна рассматривали как топологически одномерную линию, хотя в действительности она является двухмерной плоскостью в трехмерном евклидовом пространстве твердого тела. Значение фрактальной размерности границ зерен получили на образцах с гладкими и извилистыми фаницами зерен, Их структуру изменили применением различных режимов термообработки. Улучшение характеристик ползучести связывали с разностью AD фрактальной размерности фаниц для двух типов - изрезанных и гладких. Было установлено, что увеличение сгепени фрактальности границ повышает долговечность т сплава. Аналогичные результаты были получены и на других сплавах. В таблице 2.1 приведены значения D для двух тигюн i-раниц изученных сталей и разность AD.

В настоящее время металлокерамическне покрытия используются для защиты сталей от высокотемпературной коррозии и износа, а таклге для повышения долговечности стальных изделий. Исследование свойств этого класса покрытий проводилось лишь до температур 92.3—973 К. Так, изучено влияние покрытий N1—Сг—31—В и N1—Сг—31—В—С на высокотемпературные механические характеристики некоторых видов сталей. Показано, в частности, что применение металлокерамических покрытий при температурах 873—923 К снижает скорость ползучести аустенитных сталей [1—2]. [c.46]

Ползучесть — весьма сложное явление, которое не удается описать на основе единых физических представлений. В зависимости от температурно-силовых условий испытаний реализуются те или иные механизмы деформирования. Точность прогнозирования характеристик жаропрочности в значительной степени зависит от того, ведется ли оно в области действия одних и тех же механизмов деформирования или происходит переход в область другой группы механизмов. В последнее время появились работы, в которых на основании анализа кинетических особенностей ползучести при различных температурно-силовых условиях предложены карты механизмов ползучести некоторых чистых металлов и сталей [1,2]. Построение таких картограмм имеет большое теоретическое и практическое значение для диагностики и прогнозирования жаропрочных свойств металла. В [3,4] представлены карты механизмов ползучести и разрушения для стали 12ХШФ, широко применяемой в теплоэнергетике. [c.7]

В [191 показано, что холодная пластическая деформация не меняет качественной картины развития разрушения в стали, т.е. в эксплуатационных условиях разрушение происходит порообразованием. Однако количественные характеристики повреж-денности исходного и деформированного металла заметно отличаются друг от друга. Так, в металле с феррито-карбидной структурой при ползучести в области температур 560—600 °С в деформированном состоянии первые поры появляются при меньшей деформации ползучести, чем в недеформированном металле. [c.27]

Параметрическими диаграммами, изображенными на рис. 3.2—3.8, проиллюстрирована целесообразность использования уравнения типа (3.1) для оценки характеристики прочности и пластичности жаропрочных материалов. Оценим состоятельность уравнения типа (3.7) и возможность использования его для анализа общих закономерностей ползучести ряда жаропрочных сталей стационарного энергомашиностроения. Для этого проанализируем данные математической обработки кривых ползучести сталей разных марок. Как отмечалось выше, много образцов стали 15Х11МФБЛ испытано с измерением деформации при разных температурах. Обработкой первичных кривых ползучести, проведенной в соответствии с требованиями отраслевого стандарта, получено следующее уравнение состояния типа (3.7) [c.84]

Оценивая результаты расчета, следует иметь в виду, что партия металла стали Р2М, по испытаниям которой определены коэффициенты уравнения (3.16), по характеристикам прочности отличалась от среднемарочных значений пониженным сопротивлением деформированию. Поэтому небольшое превышение расчетной деформации ползучести по сравнению со средними результатами эксплуатационных измерений вполне естественно. Следовательно, можно считать, что результаты расчета являются хорошим подтверждением надежности прогноза с использованием уравнений состояния типа (3.7). [c.92]

По первичным кривым ползучести трудно установить как момент появления первых заметных дефектов, так и наступление критической стадии процесса разрушения (пределы допустимой поврежденности). Чтобы определить безопасный срок службы, можно использовать деформационные характеристики вместо показателей поврежденности, т. е. определять, какой предельно допустимой деформации соответствует безопасная работа материала. Оценить предельно допустимую деформацию можно также, ИС- Рис. 3.22. Зависимость числа пор от долго-пользуя механическое урав- вечности. Сталь 12Х1МФ [c.97]

Например, в [106] изучалось влияние дискретных перегрузок на характеристики жаропрочности стали при длительном разрыве. Чувствительность к нестационариости проявляется при любом ее виде [107], поэтому в [106] исследовано наиболее простое нарушение стационарного режима — ползучесть при ступенчатом нагружении образцов корпусной стали 15Х1М1Ф при 565 °С. [c.168]

Сплав А453 обычно применяют при повышенных температурах, так как он имеет превосходные прочность, сопротивление ползучести и окислению в этих условиях. Сплав используют для деталей крепежа, дисков и лопаток турбин, деталей форсажных камер реактивных двигателей. Он был применен в качестве криогенного материала в космической технике. Многие металлы с г. ц. к. решеткой являются прекрасными материалами для использования их при низких температурах, а сплав А453 содержит достаточно никеля для стабилизации аустенита при таких температурах. Поэтому его рассматривают в качестве конструкционного материала для ракет с ядерными силовыми установками, где необходимы исключительно высокие характеристики как при низких, так и при повышенных температурах. Сплав считается перспективным материалом для его применения при температуре 4К. Аустенитные нержавеющие стали серии 300 уже используют в прототипах сверхпроводящего оборудования сплавом А453 предполагают заменять их в [c.321]

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления унругонласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей [c.99]

В зависимости от соотношения влияния этих процессов в данных условиях испытания возможно как упрочнение, так и разупрочнение предварительно деформированного металла. При повышении температуры и продолжительности испытания роль и значение процессов разупрочнения возрастает по сравнению со значением деформационного упрочнения, что в случае наклепа приводит к понижению характеристик усталости и жаропрочности сталей и сплавов по сравнению с ненаклепанным состоянием. На характер зависимостей длительной прочности, ползучести и сопротивления усталости от предварительного наклепа влияет субструктура, возникающая в зернах в результате предварительной деформации металла и отжига. [c.200]

В малолегированных сталях перлитного класса сумма легирующих элементов не превышает 4%. Естественно, что в этих условиях практически невозможно путем изменения соотношения легирующих элементов (с указанным пределом по сумме) получить более высокие значения основных эксплуатационных характеристик, поскольку достигаемые величины условного предела ползучести и предела длительной прочности, как показано ниже, являются достаточно высокими по абсолютной величине. [c.22]

Длительные прочностные характеристики всех перечисленных выше сталей следует принимать, исходя из исследований, проведенных над образцами, имевщими кратковременные прочностные характеристики на нижнем уровне требований, установленных техническими условиями. Образцы для длительных испытаний должны быть стандартного размера (не укороченные). Кроме того, учитывая неизбежный разброс результатов, получаемый при длительных испытаниях (на ползучесть и длительную прочность), надо принимать нижние значения этих величин, полученных в результате испытаний (см. гл. Г и VIII). Прочность сварных соединений определяют в каждом случае исходя из величины и вида шва (односторонний, двусторонний, угловой и т. д.), практических сведений о свариваемости данной стали, термической обработки и т. п. При расчете элементов паровых котлов на прочность (93, 148] для стыковых швов при односторонней сварке коэффициент прочности шва принимают равным 0,7. В случае сварки под слоем флюса коэффициент может быть равен 0,8. Для стыковых швов при ручной сварке, с подваркой со стороны корня (вершины шва), коэффициент прочности может достигать 0,95. При этом используется равножаропрочный электрод. [c.422]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...