Вплив температури. Повзучість
Вплив температури. Багато деталей сучасних машин (наприклад, парових і
газових турбін, реактивних двигунів і ін.) працюють при високих
температурах, що досягають 800—1000° С. Випробування показали, що всі
механічні характеристики металів істотно змінюються залежно від
температури.
На рис.4.17,б наведені діаграми напруги вуглецевої сталі при різних
температурах, а на рис.4.18,а — графіки залежності границі текучості,
тимчасового опору й відносного подовження при розриві від температури. В
інтервалі температур 150—250°С тимчасовий опір досягає найбільшого
значення, а відносне подовження після розриву — найменшого; сталь, як
кажуть, стає синеломкою. При більш високих температурах міцність
вуглецевої сталі швидко падає, тому вище 350—400°С таку сталь не
застосовують.
а б
Рис.4.18. Графіки залежності границі текучості, границі міцності,
відносного подовження при розриві і модуля пружності від температури
зростає. Так, при зростанні температури від кімнатної до 500°С
коефіцієнт Пуассона збільшується з 0,28 до 0,33.
Вуглецеві сталі при високих температурах сильно окисляються, на їхній
поверхні утвориться окалина. У зв’язку із цим застосовують спеціальні
жаростійкі й жароміцні сталі, що містять різні легуючі добавки.
Жаростійкістю називається властивість матеріалу протистояти при високих
температурах хімічному руйнуванню поверхні, а жароміцністю — здатність
зберігати при високих температурах механічні властивості. У цей час
створені спеціальні сплави, а також металокерамічні матеріали, що
надійно працюють при температурах до 1000° С.
Повзучість. При високих температурах істотне значення має явище
повзучості матеріалів (кріп), що полягає в зрості пластичної деформації
із часом при постійній напрузі, що не викликає пластичних деформацій при
короткочасної, дії навантаження. Залежно від величини напруги й
температури деформація, що відбувається в результаті повзучості, може
або припинитися, або тривати до руйнування матеріалу.
.
Рис.4.19. Криві повзучості сталі
Як видно з порівняння графіків, збільшення напруги при постійній
температурі й підвищення температури при постійній напрузі впливають на
повзучість матеріалу, а саме – швидкість повзучості збільшується.
D
X
j
??????????? — це ділянка несталої повзучості, тому що швидкість її тут
згодом убуває. Прямолінійна ділянка bс називається ділянкою сталої
повзучості, що характеризується постійною швидкістю. Ділянка cd
характеризує зростання швидкості повзучості, що закінчується руйнуванням
зразка (точка d).
Інші криві повзучості відрізняються від кривої 4 тим, що в них відсутня
та або інша ділянка. Так, криві 1, 2 і 3 зображують випадки, коли
повзучість не викликає руйнування (на них відсутня ділянка cd). Крива 5
не має ділянки сталої повзучості (точка b і с злилися). Ця крива
відповідає випадку, коли період несталої повзучості перемінюється
відразу періодом зі зростаючою її швидкістю, що закінчується
руйнуванням. Границя між цими двома періодами визначається крапкою
перегину b.
Границею повзучості називається найбільша напруга, при якій швидкість
або деформація повзучості при даній температурі за певний проміжок часу
не перевищує встановленої величини (наприклад, швидкості 0,0001 %/год,
або деформації 1% за 10000 год).
означає межа повзучості при допуску на деформацію 0,2% за 100 год
випробування при температурі 700° С. При цьому необхідно додатково
вказати, по сумарній або залишковій деформації визначалася границя
повзучості.
при температурі 600° С. При цьому необхідно додатково вказати час
випробування, за який була досягнута задана швидкість повзучості.
Деталі, що працюють при високих температурах, розраховують на повзучість
спеціальними методами з використанням експериментальних даних, що
характеризують повзучість матеріалу. Метою таких розрахунків є
визначення границь повзучості.
. Експериментальні точки добре групуються біля деякої прямої. На
рис.4.20,а така пряма показана штриховою лінією.
Рис.4.20. Експериментальне визначення швидкості повзучості
Відзначимо, що в деяких матеріалів (свинцю, бетону, высокополімерных
матеріалів і ін.) повзучість спостерігається й при нормальній
температурі.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
