Характеристики сопротивления усталости металлов

Указанные характеристики сопротивления усталости металлов определяют для различных сталей развития микротрещин и/или полного разрушения. [c.69]

В качестве справочных характеристик сопротивления усталости металлов и сплавов приняты предел выносливости (амплитудное значение) или среднее значение предела выносливости в случае статистических испытаний среднеквадратическое отклонение предела выносливости или экспериментально установленный интервал его рассеяния абсцисса точки перелома кривой усталости показатель наклона левой ветви кривой многоцикловой усталости эффективный коэффициент] концентрации напряжения коэффициент чувствительности к концентрации напряжений. [c.16]

Характеристики сопротивления усталости металлов и сплавов существенно зависят от всей совокупности операций, приводящих к получению деталей заданной формы и размеров [1114...П 16]. [c.133]

Эти дефекты существенно снижают характеристики сопротивления усталости металлов и сплавов. Результаты исследования на усталость стальных образцов с острыми трещинами, которые создавались искусственно следующими способами растяжением азотированных образцов путем многократных ударных воздействий на образцы с круговым надрезом и с последующей обточкой этих образцов до диаметра, соответствующего сечению в месте кругового надреза действием коррозии [436. 1174], приведены в табл. 2.7. [c.146]

Таблица 2.17. Зависимость характеристик сопротивления усталости металлов и сплавов от размеров образцов (образцы с концентрацией напряжений)

Предел выносливости детали определяют экспериментально на некоторой базе испытаний (обычно 10 циклов). Разброс характеристик сопротивления усталости деталей обусловлен нестабильностью механических свойств металла даже в пределах одной плавки, отклонениями в режиме термообработки, отклонениями размеров деталей в пределах допусков, микроскопическими источниками рассеяния, связанными с неоднородной структурой материала и др. [c.264]

Оценивая направления развития методики усталостных испытаний, следует отметить, что для образцов с покрытиями не всегда удается обеспечить соответствие условий испытания условиям эксплуатации, так как в образце трудно создать такие же, как и в детали уровень и распределение остаточных напряжений, масштабные соответствия, изменение структуры в направлении от поверхности покрытия к основному металлу и т. д. Кроме того, при испытаниях образцов с покрытиями обычно наблюдается значительный разброс полученных результатов, поэтому самые достоверные и точные характеристики сопротивления усталости можно получить, испытывая непосредственно деталь с покрытием, максимально приблизив условия эксперимента к условиям эксплуатации. [c.33]

Новая система справочной информации для определения расчетных характеристик сопротивления усталости / Когаев В. П., Бойцов Б. В.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук. думка, 1983, с. 309—314. [c.434]

Сопоставление сопротивления усталости стыковых соединений, нахлесточных соединений с прикреплением патрубков и многослойного металла с перфорационными отверстиями. Основным видом несущего соединения многослойных конструкций является стыковой монолитный шов, выполненный автоматической или ручной сваркой. Исходя из этого, при расчетной проверке многослойных конструкций на выносливость в качестве основного расчетного сопротивления принимаются характеристики сопротивления усталости стыкового соединения, устанавливаемые нормами расчета на прочность на основании результатов соответствующих экспериментов. Таким соединениям, как вварка различного рода патрубков и устройство отводов в многослойной стенке, а также другим конструктивным особенностям (устройство перфорационных отверстий) отводится второстепенная роль. Однако эти элементы в конструкциях из монолитного металла создают повышенную в сравнении со стыковыми соединениями концентрацию напряжений, которая, в большинстве случаев, является определяющим фактором, обусловливающим инициирование и развитие усталостных разрушений. Эти виды соединений могут определять также несущую способность многослойных сварных конструкций, подвергающихся в эксплуатационных условиях воздействию циклических нагрузок. Все это потребовало выполнения специальных исследований, связанных с сопоставлением сопротивления усталости рассмотренных видов соединений. Испытаниям подвергались три серии образцов первая — эталонный многослойный образец со стыковым соединением вторая — образец, воспроизводящий устройство перфорационных отверстий в многослойной стенке третья — образец, воспроизводящий вварку угловыми швами мо- [c.260]

Электромагнитная резонансная установка для испьгганий образцов на усталость при регулярном или программном нагружении ЭД-ЮОМ. Предназначена для испытаний на многоцикловую усталость образцов с рабочим сечением 7,5 мм (ГОСТ 25.502-79) или образцов иной формы сечения из металлов или неметаллических материалов. Используется для получения характеристик сопротивления усталости и циклической трещиностойкости материалов. Испытания проводятся при консольном изгибе образца в одной плоскости с резонансным возбуждением нагрузки в двух режимах регулярного нагружения с коэффициентом асимметрии цикла от -1 до 1 и программного блочного нагружения с количеством ступеней от 7 до 6 (рис. 3). [c.137]

С одной стороны, причинами рассеяния характеристик сопротивления усталости образцов, изготовленных из металла одной плавки, являются различия в условиях термической и механической обработки образцов, точности назначения нагрузок на усталостной машине во время испытания и т. п. Эти факторы в значительной мере могут быть устранены путем ужесточения требований к технологии изготовления и испытания образцов, к точности измерения нагрузок в машине. [c.34]

Покрытия металлами и наплавку применяют для восстановления изношенных деталей. При этом материал покрытия или присадочный материал выбирают более износостойкий, чем основной, для повышения износостойкости деталей. Предварительная или последующая обработка восстановленных деталей поверхностным пластическим деформированием (ППД) позволяет повысить характеристики сопротивления усталости. Экспериментально подтверждено [69], что с помощью предварительного поверхностного наклёпа можно не только полностью устранить снижение предела выносливости, обнаруживаемое на деталях, подвергнутых электролитическому хромированию, но и несколько повысить его. Результаты экспериментальных исследований [27-28] подтверждают целесообразность применения поверхностного наклёпа и после нанесения хромового покрытия. При комбинированной обработке (наклёп с последующим нанесением покрытия) сохраняется высокая износостойкость и сопротивление коррозии, присущее хромовым покрытиям. [c.34]

Второй раздел содержит справочные данные о характеристиках сопротивления усталости чистых металлов, углеродистой стали, легированной стали, чугуна, сплавов на железоникелевой и никелевой основах, алюминиевых сплавов, титановых сплавов, магниевых сплавов и сплавов на основе меди, цинка, ниобия, марганца и молибдена. [c.14]

На рис. 2.53 [731] показаны кривые выносливости металлов в воздухе II 3 %-ном растворе 1 аС1. Как видно из этого рисунка, наиболее существенное влияние коррозионная среда оказывает на характеристики сопротивления усталости стали 45, особенно в области больших долговечностей, наименее существенное — на характеристики хромистой нержавеющей стали. [c.215]

Применительно к задачам оценки малоцикловой прочности изделий определение расчетных характеристик сопротивления малоцикловой усталости конструкционного материала требует учета ряда специфических особенностей и прежде всего технологических. К таким особенностям относятся состояние материала, влияние на сопротивление малоцикловому деформированию и разрушению места и направления вырезки образцов, особенности работы металла сварного шва, представляющего собой разнородное По механическим свойствам соединение. Для оценки циклических свойств материала изделия необходимо проводить испытания образцов из металла толщины, способа изготовления (прокат, поковка и т. п.) и термообработки, соответствующих штатным. При этом вопрос рационального и правильного выбора места вырезки образца должен решаться с учетом данных по напряженному со- [c.155]

При частотах ниже первой характеристики усталости практически не изменяются от частоты нагружения. Для обычных конструкционных сталей и сплавов она находится в пределах от 20—50 до 200—500 Гц. Вторая характерная частота нагружения (лучше ее называть критической частотой нагружения) при данных условиях испытания металла или сплава определяет максимальное значение сопротивления усталости на кривой зависимости — f. Для исследуемых стали и сплавов при рабочих температурах критическая частота нагружения находится в области частот от 1000 до 3000 Гц. При дальнейшем повышении частоты нагружения характеристики усталости снижаются. [c.241]

В отличие от испытаний без поверхностного упрочнения сопротивление усталости валов, упрочненных обкаткой, оказалось тем выше, чем выше прочностные характеристики металла, обеспеченные легированием и термической обработкой (см. рис. 79). [c.152]

Состояние поверхности деталей, концентраторы напряжений, окружающая среда, температура и прочие факторы настолько сильно влияют на сопротивление усталости, что сама по себе усталостная прочность металла гладких шлифованных образцов не является сколько-нибудь показательной. Кроме того, между пределом выносливости a i образцов и временным сопротивлением разрыву для сталей существует довольно устойчивая зависимость (рис. 12), которую можно использовать для расчетного определения предела выносливости на основе кратковременных испытаний на растяжение [81]. В большинстве случаев испытания на усталость ведут при напряжениях от изгиба или кручения. Реже применяют осевые (растяжение-сжатие) или сложные нагрузки (изгиб -f кручение и др.). При этом различают испытания при заданных величинах напряжений (мягкая нагрузка) и деформаций (жесткая нагрузка). В последнем случае усталостной характеристикой испытуемого объекта является предельная величина [c.19]

Градиент напряжений. В проблеме усталости металлов значительную роль играет градиент напряжений. В большом количестве работ однозначно показано, что при наличии градиента напряжений характеристики сопротивления усталостному разрушению (предел выносливости, число циклов до зарождения трещины) возрастают. Так, пределы выносливости при изгибе существенно выше, чем при растяжении — сжатии, пределы выносливости при кручении сплошных образцов значительно выше, чем тонкостенных, локальные максимальные напряжения в концентраторе напряжения, где имеет место существенный градиент напряжений, соответствующие пределу выносливости, тем выше, чем выше градиент напряжения, и т. п. [c.81]

На алюминии и его сплавах защитная пленка быстро достигает наибольшей толщины при температуре 300...600 °С, прекращая процесс газовой коррозии. У железоуглеродистых сплавов при газовой коррозии наблюдается обезуглероживание поверхностных слоев металла, что снижает его механические характеристики, при этом существенно уменьшается сопротивление усталости и поверхностная твердость. [c.184]

Описанные характеристики сопротивления металлов усталости относятся к случаю относительно большого числа циклов нагружения и малых уровней напряжений по сравнению со значением предела прочности. Охват всего диапазона возможных значений действующих напряжений требует дополнительной экспериментальной информации, а необходимость решения этой задачи обусловлена тем, что в случайных процессах нагружения (которые рассматриваются в данной работе) не исключается появление редких, но больших значений напряжений, превышающих предел текучести и предел прочности материала конструкции. Для учета этого обстоятельства заметим, что уравнение кривой усталости (1.2) при напряжениях, превышающих предел прочности, теряет смысл, а при напряжениях, превышающих предел текучести, требует уточнения, так как в этом случае изменяется сам механизм разрушения из области многоцикловой усталости он переходит в область малоцикловой усталости. [c.13]

Создание ускоренных методов определения пределов выносливости металлов и расчетных методов построения кривых усталости с целью более широкого внедрения в промышленность контроля качества металла по характеристикам сопротивления усталостному разрушению. [c.98]

Практика эксплуатации сварных нетермообрабатываемых конструкций в условиях циклического нагружения показывает, что в большинстве случаев разрушения возникают в сварном шве или области сопряжения шва с основным металлом. Это связано с комплексом факторов, снижающих работоспособность сварных соединений, основными из которых являются концентрация напряжений и деформаций в зонах сопряжения шва с основным металлом, остаточные сварочные напряжения (ООН), а также ухудшение характеристик сопротивления усталости металла шва и зоны термического влияния по отношению к основному металлу [59, 119, 144]. [c.268]

Материаловедам данный справочник также может быть полезен, например, при разработке новых сплавов или при поиске упрочняющих методов и режимов тепловой обработки. Справочник дает ориентацию по свизи статических и динамических характеристик механических свойств с характеристиками сопротивления усталости металлов и сплавов, и эти данные могут быть использованы металловедами. [c.26]

Исследования микромеханизмов зарождения усталостных трещин [249, 307, 379, 427 и др.] способствовали лучшему пониманию этих процессов, однако они еще ие позволяют прогнозировать значения характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов и сплавов с учетом всего многообразия технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов. Поэтому остаются актуальными экспериментальные исследования усталости металлов с учетом технологии изготовления, конструкции образ-1ЮВ и деталей, условий их эксплуатации. Без учета этих факторов нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталости металлов и сплавов в лабораторных условиях и обеспечить высокие характеристики сопротивлеиия усталостному разрушению деталей машин. [c.133]

При анализе зависимости характеристик сопротивления усталости металлов и сплавов от структуры следует учитывать, что получение результатов, однозначно характеризующих влияние структурных особенностей сплавов, весьма затруднительно ввиду практической невозможности исключить изметение других параметров, сопутствующих исследуемому свойству. [c.138]

С позиций механики разрушения (механики трещин) комплексной характеристикой сопротивления усталости металлов и сплавов является кинетическая диаграмма усталостного разрушения (рис. 5.11). По оси ординат на этом рисунке откладывается логарифм скорости роста трещины, а по оси абсцясс — логарифм размаха коэффициента интенсивности напряжений АК= /Сщах — min го максимальное значение В общем случае [c.318]

Вероятностная оценка характеристик сопротивления усталости и действующих напряжений в деталях в связи с расчетом на врочность при многоцикловой усталости / Балашов Б. Ф., Козлов. П. А.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 61—68. [c.422]

Прогнозирование характеристик сопротивления усталости конструкционных материалов с учетом влияния эксплуатационных новреждений фрсттингом / Петухов А. Н.— В нн. Механическая усталость металлов Материалы VI Межцу-нар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 381—386. [c.437]

Испытания проводят на машинах, предназначенных для определения сопротивления усталости указанных объектов в воздухе. Машины снабжены специальными устройствами для подвода коррозионной среды и управления ее взаимодействием с деформируемым металлом (изменение концентрации кислорода и температуры, введение ингибиторов или депассиваторов, катодная или анодная поляризация образцов и др.). Поскольку конструкции большинства серийно выпускаемых промышленностью машин, принципы их работы, технические характеристики широко освещены в литературе, мы рассмотрим здесь лишь комплекс оборудования для изучения влияния масштабного, частотного и некоторых других факторов на сопротивление усталости металлов, разработанного в ФМИ им. Г.В.Карпенко АН УССР [79—82] и нашедшего применение во многих лабораториях научно-исследовательских организаций, вузов и промышленных предприятий. Так, для изучения влияния размеров образцов на их сопротивление усталостному разрушению примерно в иден- [c.22]

Характеристики сопротивления усталости выявляются при специальных испытаниях, которые заключаюгся в том, что образцы металлов подвергаются гармоническим нагружениям различной интенсивности до появления в них усталостных трещин или до полного разрушения образца. [c.7]

Такие характеристики сопротивления усталости, как число циклов до разрушения N и предел выносливости a j являются случайными величинами, которым свойственно большое рассеяние даже при условии испытания идентичных образцов, изготовленных из материала одной плавки. Для совокупности всех плавок ме-. талла данной марки это рассеяние становится еще большим, так как добавляется межплавочное рассеяние механических свойств металла, связанное со случайными вариациями химического состава металла различных плавок и металлургических факторов, влияющих на свойства [10, 13, 26—28, 34, 60, 76]. [c.34]

Характеристикой сопротивления усталости является предел выносливости — наибольшее напряжение цикла, которое выдерживает материал без разрушения при заданном числе циклов нагружения (М). Для стали предел выносливости обычно определяют нг базе N = 10 , для цветных металлов N — 10 циклов нагружения. Наиболее часто предел выносливости определяют при испытание образца на изгиб с вращением со знакопеременным иммeтpичны циклом напряжений (рис. 57, а). [c.118]

Характеристики сопротивления усталости, в первую очередь предел иыпосливости, существенно зависят от технологии изготовления образцов tt деталей машин, конструкции и условий их эксплуатации. Под воздействием коррозии, фреттинг-коррозии, при наличии остаточных напряжений растяжения, мелких поверхностных трещин и т. п. пределы выносливости деталей машин могут снижаться в пять и более раз по сравнению с пределами выносливости лабораторных образцов. Поэтому знание характе-рнстик сопротивления усталостному разрушению металлов и сплавов, полученных в лабораторных условиях при исключении влияния определя-1СИЦИХ факторов, является недостаточным как при разработке материалов, IIIK и при расчетах деталей машин и сооружений на прочность. [c.13]

Упруго-пластическая деформация поверхностного слоя в процессе механической обработки вызывает изменение структурночувствительных физико-механических и химических свойств в металле поверхностного слоя по сравнению с исходным его состоянием. В деформированном поверхностном слое возрастают все характеристики сопротивления деформированию пределы упругости, текучести, прочности, усталости. Изменяются характеристики прочности при длительном статическом и циклическом нагружении в условиях высоких температур. Снижаются характеристики пластичности относительное удлинение и сужение, повышается хрупкость (уменьшается ударная вязкость), твердость, внутреннее трение, уменьшается плотность. Металл в результате пластической деформации упрочняется. [c.50]

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]

Заметная временная зависимость сопротивления термической усталости в интервале средних температур связана с особенностями протекания высокотемпературной пластической деформации [2]. При меньших температурах временная зависимостиь проявляется слабо вследствие незначительной скорости процессов ползучести и релаксации напряжений. При больших температурах термические напряжения очень быстро полностью релаксируют и дальнейшая выдержка становится несущественной, так как образец уже практически разгружен. Кроме того, в опасном интервале температур характеристики длительной пластичности металла, как правило, снижены в наибольшей степени по сравнению с характеристиками кратковременных испытаний. Следует отметить, что последнее положение является дискуссионным. [c.40]

Режим нагружеяня. Стремление учесть влияние случайного нагружения на характеристики сопротивления усталостному разрушения металла сделало необходимым проведение лабораторных испытаний при различных режимах изменения напряжений. Режимы лабораторных испытаний на усталость можно подразделить на стационарные, монотонного увеличения или уменьшения нагрузки, блочного и случайного нагружения. При стационарном режиме (гармоническом, бигармоническом, треугольном, трапецеидальном и др.) закон изменения а в пределах одного хщкла остается постоянным до разрушения. При монотонном нагружении амплитуда или среднее напряжение плавно или ступенчато изменяется до разрушения детали. Блочное нагружение осуществляется ступенчатым (рис. 11.5.) или непрерывными блоками, которые периодически повторяются вплоть до разрушения. При случайном нагружении последовательность ступеней или единичных значений амплитуд и средних напряжений цикла изменяется случайным образом. Наиболее часто влияние случайного характера приложения нагрузки на долговечность материалов оце1ЕИвается по результатам испытаний конструкционных элементов или образцов при использовании блоков, отображающих статистические закономерности случайного нагружения. [c.292]

Наиболее важными характеристиками улучшаемых сталей являются прокаливаемость и сопротивление усталости. Глубина прокаливаемого слоя у легированной стали 40Х составляет 40 мм, а у сложнолегированных сталей 40ХНМ и 38ХНЗМА — 100 мм. Этого достаточно для термического улучшения деталей широкой номенклатуры, а для ряда осесимметричных деталей не требуется сквозная прокаливаемость. Например, конструкционная прочность валов обеспечивается, когда структура сорбита отпуска образуется в слое толщиной, равной половине радиуса вала. Недостатком ряда улучшаемых сталей является чувствительность к обратимой отпускной хрупкости. К ней наиболее склонны хромомарганцевые и хромоникелевые стали с большой прокаливае-мостью. Для предотвращения охрупчивания деталей из этих сталей при высоком отпуске принимают технологические меры. Улучшаемые стали, содержащие молибден, нечувствительны к отпускной хрупкости. После термического улучшения о не превышает 550 МПа. В результате расчета долговечности деталей по этим значениям получают большие размеры деталей, что неприемлемо из-за увеличения расхода металла и габаритных размеров механизмов. При расчете ограниченной долговечности деталей исходят из переменных напряжений, больших Это основано на живучести сталей после термического улучшения, когда главное значение имеют малые скорости распространения усталостных трещин. Проверка деталей средствами неразрушающего контроля позволяет обнаруживать усталостные трещины и заменять дефектные детали. [c.104]

Все известные виды кратковременных и длительных механических разрушающих испытаний, в том числе широко распространенные испытания на статическое растяжение, ударную вязкость, ползучесть, усталость, прямо или косвенно Дают меру сопротивления металлов разрушению в различных условиях эксплуатации. Однако только в течение двух последних десятилетий благодаря прогрессу в изучении механических и металловедческих аспектов проблемы разрушения были надлежащим образом осмыслены и приобрели самостоятельное значение специальные методы оценки сопротивления разрушению. Эти методы служат средством аттестации и ранжировки сплавов, а также диагностики разрушения. В последние годы получают также развитие основанные на различных характеристиках сопротивления разрушению расчеты несущей способности сплавов в изделиях. [c.235]

Предельное состояние по накоплению усталостного повреждения в смысле образования трещины или полного усталостного разрушения характеризуется достижением величины й некоторого предельного значения а А, которое вообще зависит йот типа материала и от протекания изменения переменных напряжений, характеризуемого соответствующим спектром. Для характеристики сопротивления металла накоплению повреледения не только по числу циклов, но также в напряжениях используются вторичные кривые усталости. На эти кривые наносятся суммарные числа циклов, накопленные на всех уровнях напряжений, необходимые для образования трещины или разрушения, в зависимости от величины одного из напряжений спектра (например, минимального), характеризующего его уровень. При переходе от спектра с одним уровнем к спектру с другим все напряжения спектра пропорционально изменяются. На рис. 5 приведены исходная и вторичная кривые усталости для чугуна. Из вторичной кривой усталости вытекает значение вторичного предела усталости. При соблюдении линейного накопления повреждения, одинакового на всех уровнях, левые ветви исходной и вторичной кривых параллельны. [c.385]

Выполненный выше анализ теорий усталостного разрушения металлов, базируюш ихся на энергетических критериях, показывает, что главные задачи, которые могут быть решены на основ такого подхода, сводятся к расчету кривых усталости гладких образцов на основе данных по их деформированию и разрушению при монотонном увеличении нагрузки и к определению предела выносливости по начальному участку кривой усталости. Недостатком этих работ, с одной стороны, является отсутствие подходов, которые дали бы возможность учесть влияние на характеристики сопротивления усталостному разрушению конструкционных и эксплуатационных факторов и, с другой — ограниченность экспериментальных данных, по которым осуш ествлялись проверки справедливости энергетических критериев. [c.209]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...