Стали Пределы выносливости (усталости)

Большая часть данных по многоцикловой усталости получена при испытаниях на изгиб симметричным циклом с определением о ,. Для ориентировочной оценки пределов выносливости при других видах напряженного состояния можно использовать следуюш,ие соотношения для конструкционных сталей предел выносливости при растяжении — сжатии а- = (0,84-0,9)О-,. при кручении T-i = (0,5H-0,6)a i для алюминиевых сплавов эти коэффициенты составляют 0,85—0,95 и 0,55—0,65 соответственно. [c.78]

Для большинства цветных металлов н для сталей, закаленных до высокой прочности, не удается установить предел выносливости. В этих случаях вводится понятие условного предела выносливости (усталости). За условный предел выносливости принимают напряжение, при ко- [c.123]

Нахлесточное соединение из отожженной аустенитной стали, паянное припоем системы Ni—Сг—Si—В—С в среде водорода с точкой росы —68° С при испытании на усталость при 20° С на базе 5-10 циклов, оказалось равнопрочным с паяемой сталью. Пределы выносливости стали и паяного соединения при температуре 592° С соответственно равны 21,7 и 18,9 кгс/мм (при ширине нахлестки, равной трем толщинам паяемого листа). [c.289]

Таким образом, практически пределом выносливости (усталости) является то наибольшее значение максимального напряжения Отах, при котором Материал выдерживает, не разрушаясь, базовое число циклов (при данном значении коэффициента асимметрии 7 цикла). Предел выносливости для стали при симметричном цикле в несколько раз меньше предела прочности (в частности, для углеродистой стали а 1 0,435 ). [c.642]

Термической обработкой можно значительно повысить все механические свойства стали и в особенности важнейшие из них — предел текучести и предел выносливости (усталости), которыми определяются значения допускаемых рабочих напряжений. Чем выше значение пределов текучести и выносливости, тем выше могут быть приняты значения допускаемых напряжений, тем, следо- [c.9]

Растрескивание металла под воздействием знакопеременной нагрузки или периодической динамической нагрузки называют усталостным разрушением. Чем больше приложенное в каждом цикле напряжение, тем быстрее разрушается металл. График зависимости напряжения 5 от числа циклов до разрушения N представлен на рис. 7.14. При значениях N, лежащих справа от верхней сплошной линии, соответствующие им напряжения приводят к растрескиванию, но если напряжение равно так называемому пределу усталости (или пределу выносливости) или ниже его, металл не разрушается даже при бесконечно большом числе циклов. Для сталей реальный предел усталости составляет около половины прочности на растяжение (но это правило не обязательно распространяется на другие металлы). Усталостная прочность любого металла — это значение напряжения, ниже которого металл не разрушается при заданном числе циклов. Частота приложения на- [c.155]

Коррозионная усталость часто бывает причиной неожиданного разрушения вибрирующих металлических конструкций, рассчитанных на надежную работу в воздушной среде при нагрузках ниже предела выносливости. Например, неточно центрированный вал гребного винта на судне будет нормально работать до тех пор, пока не появится течь и участок вала, выдерживающий максимальные знакопеременные нагрузки, не окажется в морской воде. Тогда в течение нескольких дней могут образоваться трещины, из-за которых вал быстро разрушится. Стальные штанги насосов для откачки нефти из буровых скважин имеют ограниченный срок службы ввиду коррозионной усталости, возникающей в буровых водах. Несмотря на применение высокопрочных среднелегированных сталей и увеличение толщины штанг, разрушения этого типа приносят миллионные убытки нефтяной промышленности. Металлические тросы также нередко разрушаются вследствие коррозионной усталости. Трубы, по которым подаются пар или горячие жидкости, могут разрушаться подобным образом, вследствие периодического расширения и сжатия (термические колебания). [c.157]

Для определения предела выносливости производят испытания образцов на усталость на специальных машинах. Наибольшее распространение имеют испытания на усталость при изгибе и симметричном цикле напряжений. Предварительно устанавливаемая наибольшая продолжительность испытаний называется базой испытаний, обычно задаваемая числом циклов, обозначаемым Л о- Для стали N0 = 5 миллионов циклов. [c.279]

Для случаев, когда кривая усталости не имеет горизонтального участка ( в частности, некоторые легированные стали, сплавы цветных металлов), вводят понятие предела ограниченной выносливости. Это наибольшее значение максимального (по абсолютной величине) напряжения цикла, при действии которого образец еще не разрущается при определенном (задаваемом) числе циклов. Для указанных материалов, согласно ГОСТ 2860—76, принимают Ао=10 циклов. Безусловно, указанные сведения должны быть сообщены учащимся. Особенно обращаем внимание преподавателей на строгое разграничение понятий предел выносливости и предел ограниченной выносли- [c.175]

На рис. 20.3.5 представлены кривые усталости для стали (1) и цветных металлов (2). Первая из них асимптотически приближается к некоторой горизонтальной прямой, отсекающей на оси ординат отрезок, определяющий предел выносливости испытуемого материала. Пределом выносливости называется то наибольшее значение напряжения, когда образец не разрушается, достигнув базового значения числа циклов. Считается, что при данном напряжении образец выстоит бесконечное число циклов нагружения. [c.346]

На рис. 7.20 представлена диаграмма пределов выносливости в амплитудах напряжений, отнесенных к пределу выносливости при симметричном цикле Оа/сг-1, в зависимости от среднего напряжения цикла средних напряжений цикла сопротивление усталости для металлов в упрочненном состоянии существенно возрастает (в два и более раза). Тем самым [c.156]

На сопротивление усталости существенно влияет среда не только в смысле коррозии, но также в смысле температурных условий работы конструкций. Понижение температуры затрудняет пластическую деформацию и приводит к повышению выносливости, особенно для полированных образцов из малоуглеродистых пластичных и хладноломких сталей. В области закритической температуры для хрупкого состояния пределы выносливости приближаются к критическим напряжениям, достаточным для хрупкого разрушения и значительно (в 1,5—2 раза) превышающим значения o i для комнатной температуры при отсутствии концентрации напряжений. При наличии концентрации напряжений повышение (а 1)к также имеет место, но в меньшей степени (в 1,3—1,5 раза). Наименее выражено повышение пределов выносливости с понижением температуры у вязких хромоникелевых сталей и легких сплавов, не обладающих выраженной хладноломкостью. Однако [c.160]

Вторая форма кривой усталости (рис. 6.19,6) характеризуется отсутствием точки перелома Ь. Эта кривая следует зависимости (6.48) на всем своем протяжении. В этом случае пределом усталости считают то напряжение, которое соответствует некоторому стандартному числу циклов Мс называемому базовым. Для закаленной стали, например, принимают Л/д = 10 , т. е. равным тому числу циклов нагружения, которое соответствует точке Ь на кривой усталости незакаленной стали. Напряжение называют пределом ограниченной выносливости (в отличие от предела выносливости, соответствующего базовому числу циклов I,-лгg). [c.172]

Испытания на усталость соединений листовых конструкций. Полученных контактной точечной сваркой из сплавов ВТ1-0 и ОТ4-1, сталей и алюминиевых сплавов, показали близость предела выносливости стали и титановых сплавов [162]. По данным этой работы, уровень усталостной прочности сварных соединений определяется их конструктивным оформлением, при этом вид материала имеет меньшее значение. [c.157]

На рис. 17 показаны зависимости предела выносливости от доли выработанного ресурса долговечности для образцов из стали 45 с разной начальной степенью повреждения (V — характеристика угла наклона кривой усталости в полулогарифмической системе координат Го — начальное V ). [c.39]

Для определения предела выносливости по методу В. С. Ивановой а) производят испытание на усталость не менее трех образцов и по результатам строят в координатах а—IgA/ отрезок левой ветви кривой усталости (см. рис. 44,6) на ней находят точку, абсцисса которой соответствует числу циклов, равному Л (для стали Л к=2-105 циклов). Ордината этой точки дает значение 0к (Тк для кручения) [c.84]

При назначении базы для определения предела выносливости следует учитывать свойства материала и коэффициент концентрации напряжений. Абсцисса точки пересечения ветвей кривых усталости для низкоуглеродистых сталей составляет от 1 до 6 млн. циклов среднеуглеродистых 1—9 млн. циклов, а легированных 1—20 млн циклов [8]. Чем больше, тем больше база, при которой происхо дит переход наклонного участка кривой усталости в горизонтальный [c.109]

Между уровнем жаропрочности материала и его поведением при усталости наблюдается определенная связь. В частности, в таких легкоплавких металлах, как олово и свинец, усталостное разрушение уже при комнатной температуре проходит по границам зерен, в то время как в большинстве более теплопрочных материалов — по телу. Однако характер разрушения при усталости определяется не только жаропрочностью материала. Так в кадмии (температура плавления 321°С) оно происходит на телу, а в бериллии (температура плавления 1285°С) по границам зерен. Не строго соблюдается также зависимость между температурой плавления металла и наличием физического предела выносливости [3]. Например, при комнатной температуре сталь и алюминий повышенной чистоты имеют физические пределы выносливости, а никель, титан, медь, олово, свинец не имеют. [c.143]

Обычно для сталей кривая усталости после 2—5 млк. циклов изменений напряжений становится почти горизонтальной и то напряжение, при котором это происходит, называют пределом выносливости. [c.77]

Многими советскими и зарубежными авторами качественно установлено смещение электродного потенциала металла в процессе коррозионной усталости в отрицательную сторону. Автором совместно с А.М.Крох-мальным [118] изучен характер изменения электрохимических свойств сталей при коррозионно-усталостном разрушении. Показано, что условный предел коррозионной вьжосливости образцов железоуглеродистых сплавов в 3 %-ном растворе Na I по сравнению с испытаниями в воздухе резко понижается и его абсолютная величина при базе 5-10 циклов находится в интервале 20—50 МПа и мало зависит от исходной прочности сталей. Предел выносливости армко-железа и сталей 20 и 45 в воздухе соответственно составлял 150 220 и 250 МПа. [c.50]

Газовое контактное хромирование при 1100°С в течение 2—20 ч не оказало существенного влияния на выносливость образцов из нормализованной среднеугперо-дистой стали. Предел выносливости хромированных и нехромированных образцов составлял 260-280 МПа. Сравнительно тонкие карбидные слои (до 0,010 мм) приводят к повышению предела выносливости образцов на 15—20 %. Рост трещины карбидного слоя вследствие увеличения выдержки, а также повышения температуры процесса снижает выносливость хромированной стали вплоть до выносливости нехромированной и даже ниже. Так, газовое контактное хромирование при 950°С обеспечивает возникновение сравнительно высоких остаточных напряжений сжатия (1200 МПа), повышает предел выносливости на 15—20 % (табл. 22), однако не приводит к повышению сопротивления коррозионной усталости стали 45 в 3 %-ном растворе Na I из-за точечной несплошности диффузионного слоя. Увеличение вы- держки при насыщении до 10 ч, несмотря на некоторое снижение остаточных сжимающих напряжений, привело к увеличению условного предела коррозионной выносливости с 50 до 100 МПа, что связано с удовлетворительной сплошностью карбидного слон, его высокими антикоррозионными свойствами. [c.175]

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]

При поверхностной закалке, в том числе и с глубинным нагре-B(5.vi, сильно повышается сопротивление усталостному разрушению. Предел выносливости (при испытании образна с надрезом) для стали с 0,4 % С после нормализации с(ктавляет 150 (100 %), а после иоверхиостиой закалки 420 МПа (285 %). Повышение предела усталости объясняется образованием в закаленном слое осгагочных напряжений сжатия (рис. 141). [c.224]

На основании обработки результатов испытаний на усталость улучшенных конструкционных сталей Шимек получил следующие зависимости (рис, 163) пределов выносливости от предела прочности [c.283]

На рис. 198 пре.лставлены крив1.1е усталости улучнтепной и азотированной стали до и после обкатывания. Пре.чел выносливости азотированной стали на 25 выше, чем улучшенной обкатывание повышает предел выносливости в обоих случаях иа 25 — 30%. [c.322]

Строя кривую усталости по точкам разрушившихся образцов легко убедиться, что, например при испытании стали (рис. 557 кривая 1), при высоком уровне напряжений кривая круто падает а 110 мере снижения их крутизна уменьшается и кривая асимпто тически приближается к некоторой горизонтальной прямой, отсе кающей на оси" ординат отрезок, величиной которого и определяется предел выносливости. Ордината точки на кривой, где последняя практически начинает совпадать с указанной асимптотой, соответствует такому напряжению, при котором образец не разрушится, пройдя число циклов, соответствующее заранее заданной величине, так называемой базе испытания Л о- [c.596]

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]

Впервые циклическая долговечность для симметричного цикла была исследована Велером, который установил, что каждой амплитуде Оа соответствует своя циклическая долговеч-ность N, т. е. число циклов напряжений, Е1ыдерживаемых кон- О N струкцией до усталостного разрушения. График, характери- Рис. 8.20 зующий зависимость между амплитудами цикла Оа и циклической долговечностью N для одинаковых образцов, построенный по параметру коэффициента асимметрии цикла (рис. 8.20), носит название кривой усталости. Для сталей кривая усталости при некотором напряжении a/j, называемом пределом выносливости, имеет тенденцию выхода на асимптоту, параллельную оси ON. При N 10 кривая усталости практически приближается к этой асимптоте. Таким образом, при а с практически разрушение не происходит при очень большом числе циклов. Однако у материалов типа алюминия, меди и других не существует определенного предела выносливости и кривая усталости приближается к оси ON при большом числе циклов. Для таких материалов назначается предел ограниченной выносливости а/ лг — наибольшее напряжение цикла, которое материал выдерживает при заданном Обычно yV ,p = ]0 (рис. 8.21). [c.173]

Большое влияние на предел выносливости окалывает коррозия. На рис. 12.23 показано снижение коэффициента Кр ъ зависимости от временного сопротивления стали при различной выдержке в условиях коррозии до испытания на усталость. [c.496]

На рис. 6.1 графически представлена кривая усталости на основе более общего выражения (5.9). Уравнение (6.1) не предусматривает существования предела выносливости, однако для iVo=10 и 5 = 0,12 это выражение соответствует отношению о 1/ав=0-44, близкому к обычно наблюдаемому для сталей, обладающих при комнатной температуре пределом выносливости. Для описания кривой усталости с переломом на уровне предела выносливости К. Штромейером предложено уравнение [c.104]

Известно также, что параметры шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на сопротивление усталости. В общем случае предел усталости повышается с улучшением качества поверхностного слоя. Кроме того, на них влияет направление следов обработки при их совпадении с действием главного напряжения предел усталости выше. Финишная обработка поверхности, которая в основном определяет конфигурацию микроскопических рисок и механические свойства поверхностного слоя, существенно влияет н а предел выносливости даже при одинаковом классе шероховатости. Например, в работе [127] приведены результаты испытаний на выносливость образцов из сталей Р18, 9ХМФИ9Х, обработанных алмазным и обычным шлифованием. Сопротивляемость усталостному разрушению при шлифовании кругами из синтетических алмазов повышается на 20—45% при контактных нагрузках и до 30% при изгибе. Это связано с характеристикой рельефа поверхности, когда число царапин на единицу поверхности и их глубина значительно меньше при алмазном шлифовании, чем при абразивном, а рельеф становится более гладким (см. также рис. 150). Проведенные исследования позволили повысить стойкость валков для станов холодной прокатки вследствие правильного выбора технологического процесса. [c.439]

Коррозионная усталость. Коррозионная среда отрицательно влияет на усталостную прочность практически всех конструкционных металлов и сплавов. Так, в речной воде, являющейся сравнительно малоагрессивной средой, усталостная прочность нержавеющих сталей снижается на 10— 30 %, углеродистых и легированных конструкционных сталей —в 1,5—2 раза, высокопрочных алюминиевых сплавов —в 2—3 раза. Особенно сильное воздействие среды наблюдается при наличии концентраторов напряжений. Как правило, при испытании в коррозионных средах не наблюдается физический предел выносливости, поэтому при большом числе циклов (10 —10 ) нагружения несущая способность образца может оказаться очень низкой. Это заставляет значительно увеличивать запасы прочности конструкций, подвергающихся циклическим нагрузкам и работающих в коррозионной среде. [c.158]

Предел выносливости при изгибе гЛадшйс образцов из катаной стали диаметром более 10 мм может быть найден по следуюш,ей зависимости [3] ог [ = а 1р(1+ат1 ), где a ip — предел усталости при растяжении-сжатии а — коэффициент влияния относительного градиента напряжений (а = 0,3- 0,7) г —относительный градиент напряжений. [c.29]

Основное отличие диаграмм циклического деформирования от диаграмм статического деформирования заключается в том, что в первом случае отмечается упрочнение и разупрочнение, тогда как во втором — всегда только упрочнение. Второе отличие диаграмм циклического от статического деформирования заключается в несравнимо меньших значениях неупругих деформаций (при напряжениях предела выносливости неупругие деформации за цикл не превышали 0,018%, а во всем диапазоне вплоть до области малоцикловой усталости были меньше 0,12%) [3]. Значения предела выносливости (при растяжении-сжатии и изгибе) близки к значениям соответствующих циклических пределов пропорциональности для стали, алюминиевых сплавов, меди (рис. 55) [3]. Это позволяет оценивать значения предела вы.чослявости путем исследования закономерностей необратимого рассеяния энергии. С достаточно высокой точностью предел выносливости может быть найден как циклический предел пропорциональности по диаграмме деформирования, построенной для стадии стабилизации процесса неупругого деформирования i[3]. [c.106]

ГОСТ 2860—65 предусматривает проведение испытаний на усталость при частотах, не превышающих 300 Гц. Увеличение частоты нагружения до звукового диапазона может и повышать, и снижать значения предела выносливости. В диапазоне частот 10—20000 Гц на стали 45 при растяжении-сжатии установлено [3], что с увеличением частоты предел выносливосги монотонно возрастает с 218 до 280 МН/мм (с 21,8 до 28 кгс/мм ). [c.247]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...