Длительности нагружения

Следовательно, если учитывать фактор времени, то прочность металла есть характеристика, называемая длительной прочностью. Длительная прочность — это предел прочности (временное сопротивление) при данной длительности испытания или напряжение, вызывающее разрушение при данной продолжительности воздействия нагрузки. Длительная проч-

В условиях нагрева при высоких температурах прочность материала зависит не только от температуры, но и от времени ее воздействия. Нагрев металлов и сплавов до высоких температур вызывает уменьшение их прочности в результате ослабления межатомных связей в кристаллической решетке. Прочность стали при обычных температурах почти не зависит от длительности испытания, а при температурах свыше 350° С прочность тем меньше, чем дольше эксперимент.

Жаростойкость по ГОСТ 6130—71 определяется глубиной проникновения коррозии, выраженной в миллиметрах в год, при соответствующих условиях (среды, температуры и длительности испытания).

В марочнике все данные во коррозионной стойкости указаны в соответствии с ГОСТ 9.908—85 по глубине проникновения коррозии на допустимую "(заданную) глубину с учетом влияния среды, температуры, длительности испытания. Коррозионная стойкость металла оценивается по скорости проникновения коррозии металла, т. е. уменьшению толщины металла вследствие коррозии, выраженному в линейных единицах, к единице времени (мм/год).

Среда Температура , "С Длительности испытания, ч Глубина коррозии, мм/год

Среда Температура, Длительности испытания, ч Глубина коррозии, мы/год

Медные образцы начиная с 200 °С окисляются; толщина оксидной пленки увеличивается с повышением температуры и длительности испытания. При повышенной скорости деформации время действия атмосферного воздуха меньше, поэтому свойства меди лучше. Уменьшение скорости испытания увеличивает длительность коррозионного воздействия внешней среды. Активное влияние последней особенно заметно в : том -случае, если медь одновременно подвергается растягивающим усилиям, тогда как увеличение времени выдержки образцов перед испытанием более чем в 150 раз лишь немного уменьшает временное сопротивление и практически не оказывает влияния на пластичность, так как происходит поверхностное окисление образцов.

Понижение пластичности меди при увеличении длительности испытания иллюстрируется также данными работы [1]. Десятикратное увеличение длительности воздействия атмосферного воздуха понижает относительное сужение меди с 95 до 77% при 375 °С и с 81 до 47 % при 425° С (табл. 6). При испытании в разреженном воздухе пластичность также понижается, но тем меньше, чем лучше вакуум. Наибольшая пластич-

В отличие от бескислородной меди медь с 0,05—0,10 %'кислорода при 150-мин испытании в вакууме при 355 °С охрупчивается (\>=10% вместо 95 % для бескислородной меди); уменьшение величины сужения происходит и при меньшей длительности испытания; 1э=34 % после 7 мин, 1з=83 % после 10 с.

.ТАБЛИЦА 12. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЕБРА ЧИСТОТОЙ 99,99 % ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИСПЫТАНИЯ [1]

При увеличении длительности испытания механические свойства серебра ухудшаются (табл. 12). При низких температурах пластичность серебра чистотой 99,41 °/о остается высокой [1]: flicn, °С . . . -253 -196 17 ав, МПа ... 353 284 176

Чем больше доля сопротивления материала, приходящаяся на диссинатнвлук) часть, тем чувствительнее материал к скорости и длительности нагружения. Нее кинематические характеристики материала, его временные зависимости прочности п пластичности, целиком определяются силами вязкого сопротивления материала, которые зависят от его структуры, строения п особенностей. Отсутствие сил вязкого сопротивления приводит к нечувствительности материала к скорости погружения и влиянию времени.

Рис. 27. Зависимость коэффициента интенсивности напряжений K/scc от длительности нагружения г образцов с трещиной при испытании в 3 %-ном растворе NaCI: 1. 2 — нейтральном (рН=6,5); 3, 4 — подкисленном (рН=1); 5, 6 — насыщенном H4S; /, 3, 5 — сплав АТЗ; 2, 4, 6 — сплав АТ6

Склонность титановых сплавов к горячесрлевому растрескиванию обычно определяют двумя путями: а) устанавливают длительность до разрушения (или пороговые напряжения при заданной базе длительности нагружения) напряженных при данной температуре образцов, покрытых тонким слоем соли, б) определяют механические свойства образцов при 20°С после их длительного (100 — 1000 ч) нагружения при повышенных (250—500°С) температурах. В первом случае наблюдается прямое коррозионное растрескивание, во втором —влияние солевой коррозии на пластичность и прочность. i

Различные по составу сплавы имеют неодинаковую склонность к горячесолево-му растрескиванию. Из легирующих элементов наиболее сильное влияние оказывает алюминий. Этот вопрос изучен Б. А. Колачевым и В.В.Травкиным [45] на би-'парных сплавах Ti—AI. Исследования выполняли на цилиндрических образцах диаметром 5 мм с нагружением их под тонким слоем хлористого натрия при 400 и 450°С с определением порогового напряжения разрушения образцов при базе длительности нагружения 1000 ч. Как видно из результатов экспериментов (табл. 6), только технически чистый титан практически не чувствителен к горяче-солевому растрескиванию. При повышении содержания алюминия в сплавах их стойкость умвньшантся—Поте ря^ОО-ч^эрочности увеличивается особен но т5ез ко при содержании алюминия более 4 %, при этом характер распространения трещин — межкристаллитный. Коррозионные повреждения в виде язв и трещин возникали и на образцах из чистого титана, но интенсивность их развития незначительна по сравнению со сплавами, содержащими алюминий. В работе [49] особенно рельефно показана роль наводороживания в процессе горячесолевого растрескивания титановых сплавов.

Основные факторы, определяющие склонность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов в кислотных растворах, — примерно те же, что и при растрескивании в галогенидах. Общепринятой методикой исследования является построение кривых зависимости коэффициента интенсивности напряжений К/ от длительности нагружения г. Правильнее было бы строить эти кривые в "перевернутом" виде —зависимость времени разрушения (в убывающем порядке) от приложенного К,-. В этом случае кривые будут подобны кривым на рис. 22, поэтому в дальнейшем анализ растрескивания дается именно по кривым: убывающая длительность разрушения (что прямо зависит от скорости роста трещины) — коэффициент интенсивности напряжений. Такое построение дает большую информацию относительно порогового значения Kscc, a также физико-химических стадий коррозионного разрушения.

Исследования литейного алюминиевого сплава Al-Mg-Si (6082) со средним размером зерна 155 мкм путем изгиба образцов 7x12x60 мм были проведены для сопоставления влияния состояния поверхности образцов на длительность периода роста усталостных трещин [101]. Были испытаны образцы с поверхностью непосредственно после литья (SC) и с полированной поверхностью (SP). Полировку осуществляли в две стадии: шлифовкой пастой с размером абразива 3 мкм и затем электрополировкой. Изучение зоны зарождения усталостной трещины при последовательной наработке в испытаниях образцов показало, что период роста трещины до достижения длины на поверхности около 100 мкм составил 35-65 % для полированных и 2-10 % для неполированных образцов. Поэтому были проведены расчеты периода роста трещин по формуле механики разрушения от их начальных размеров 6 и 45 мкм до критической длины ас = 3 мм. Оказалось, что для долговечности образцов (2-3)-105 циклов имеет место почти совпадение расчета периода роста трещины с полной долговечностью (рис. 1.19). Далее наблюдается все большее расхождение расчетного периода роста трещины и долговечности образцов. Фактически для гладкой поверхности образца независимо от степени ее поврежденности (полированная и неполированная поверхность) имеет место резкая смена в условиях зарождения и роста трещины в районе длительности нагружения 105 циклов. Меньшие долговечности отвечают области малоцикловой усталости, и для нее весь период циклического нагружения связан с развитием усталостной трещины. Большие долговечности связаны с постепенным возрастанием периода зарождения усталостной трещины.

числа циклов нагружения по результатам измерения шага усталостных бороздок свидетельствовал, что более 90 % всей длительности нагружения образцов приходилось на рост трещины. Это указывает на возможность определения долговечности элементов конструкций по числу усталостных бо-

Для двух полетов применительно к большему интервалу длин трещин в лопасти, рассмотренной выше, было получено близкое число циклов — около 38000 и 41000. Этот факт может отражать не только эффекты взаимодействия нагрузок, но и отражать различия в продолжительности самих полетов и соответственно длительности нагружения лопасти по этапам полета.

могут возникать напряжения около 70 МПа, что согласуется полностью с оценками нагруженности разрушившегося рычага на основании результатов количественной фрактографии. Из этого следует, что причиной зарождения и развития усталостной трещины в рычаге явилась общая перегрузка вертолета. Данные количественной фрактографиче-ской оценки уровня эквивалентного напряжения по единой кинетической кривой позволили целенаправленно провести летный эксперимент и установить причину разрушения рычага в эксплуатации, приведшего к тяжелому летному происшествию. Выполненная оценка длительности роста трещины также соответствовала реальной длительности нагружения рычага в условиях полета вертолета.

Твердость вольфрама и молибдена при неизменной длительности нагружения т в зависимости от температуры определяется выражением [20, 140, 152] Н — &„Я0е~а«г, а при неизменной температуре Т в зависимости от длительности нагружения т — выражением [22, 23, 32, 152] Н = = атт, где Т — температура, К; Я0 — значение твердости при О К (получается экстраполяцией низкотемпературного участка кривой зависимости твердости от температуры); а„ (а1; а2, а3) — температурные коэффициенты твердости для различных интервалов температуры; kn (klt kz, ks) — постоянные для указанных интервалов; а и т — постоянные, зависящие от природы материала.

Рис. 6. Зависимость относительной прочности стеклянных пластин во влажном и исходном состояниях от температуры и длительности нагружения [51].

Рекомендуем ознакомиться:

Длительного испытания

Длительного применения

Длительного воздействия

Действенным средством

Длительном нагружении

Длительностью экспозиции

Длительность испытаний

Длительность наработки

Длительность переходных

Длительность ремонтного

Длительность воздействия

Меню:

Главная страница Термины