Длительная прочность металлов

Ползучесть.

Ползучестью называется процесс накопления пластической деформации с течением времени под действием постоянных нагрузки и температуры.

Обычно после испытаний строятся первичные кривые ползучести - зависимости относительного удлинения δ (%) от времени (рис.3.7).

Рис.3.7. Первичная кривая ползучести

Участок 0-а соответствует упру­гой деформации

а-б - участок неустановившейся скорости ползучести, б-в - участок равномерной скорости ползучести; процесс ползучести с постоянной скоростью называют вязкой ползучестью.

Начиная с точки в, скорость ползучести возрастает вплоть до разрушения.

Образование шейки у образца в процессе ползучести начинается не с определенного значения деформации, а одновременно протекают процессы равномерной деформации и образование шейки. Многие металлы при испытаниях на ползучесть при низких нагрузках разрушаются без образования шейки. Испытания на ползучесть ведутся обычно до тех пор, пока не выявится участок равномерной скорости ползучес­ти (3-4 тыс., а иногда и до 6 тыс. часов).

При больших скоростях ползучести явно выраженый прямой участок может отсутствовать.

По участку б-в первичной кривой ползучести определяется один из критериев этого процесса - равномерная скорость ползучести:

Скорость ползучести v_n= 10^-5 %/час или 10^-7 мм/мм/час. Это означает, что за 100000 час. службы деталь может приобрести деформацию равную I мм.

Длительной прочностью называется способностью, металла без разрушения воспринимать нагрузку, в том числе и циклическую, в течение установленного периода времени.

Напряжение, которое вызывает разрушение через определенный период времени, называется пределам длительной прочности.

При испытаниях на длительную прочность образцы доводятся до разрушения за время от 100 часов до 1000 - 1500 час. Это достигается приложением к образцу более высоких напряжений, чем при испытаниях на ползучесть. Время до разрушения в зависимости от приложенного напряжения σ можно определить как

А и в - постоянные для данных металла и температуры.

В расчетах прочности, работающих в условиях ползучести, используются пределы длительной прочности, соответствующие 100 000 час. работы металла. Если построить зависимость в логарифмических координатах, в которых зависимость будет линейной, то легко можно определить предел длительной прочности для 100 000 час. работы детали (рис.3.8).

Рис.3.8. Напряжение длительной прочности в логарифмических координатах

Факторы, влияющие на процесс ползучести:

1. С увеличением степени холодного наклепа сопротивление ползучести повышается, но это увеличение тем меньше, чем выше температура металла и при высоких температурах упрочняющее действие наклепа исчезает.

2. Сфероидизация циментита приводит к увеличению скорости ползучести.

3. Фазовые превращения оказывают значительное влияние на сопротивление ползучести. Например, при дисперсном твердении может наблюдаться уменьшение удельного объема, детали, т.е. отрицательная ползучесть (если уменьшение длины за счет измене­ния объема происходит быстрее, чем увеличение за счет процесса ползучести).

4. Предел ползучести снижается при повышении температуры тем интенсивнее, чем мельче зерно.

5. При больших сроках службы металла наличие сложного напряженного состояния и концентрация напряжений приводит к снижению длительной прочности.

Основными средствами повышения сопротивления ползучести сталей являются:

1) Легирование такими элементами, которые сообщают стали необходимые свойства, сохраняющиеся в течение длительных сроков службы детали.

2) Термическая обработка.

Дата добавления: 2013-12-13