Механические свойства материалов при повышенных температурах

Содержание:

• Механические свойства металлов при высоких температурах

Механические свойства металлов при высоких температурах

Часто части инженерных сооружений подвергаются одновременному воздействию напряжений и высокой температуры. Такие условия возникают, например, на электростанциях и в химической промышленности.9) в связи с развитием газовых турбин вопрос о прочности материалов при высоких температурах становится практически актуальным, так как начальная температура пара в энергетических установках всегда имеет тенденцию к повышению, и в этой области проводится значительный объем исследований. Три)

• Это соответствует амплитуде напряжения вертикального стержня ранее рассмотренной модели. * * ) Me11apu and Kerr, Proc. Институт меха им. (Лондон), 1927; Н. Л шеф, так же, 1929, и инженер, том. 147, с. 136, 1929. * ) Для справок, см. Г. В., см. Смит, Нью-Йорк, 1950, свойства металлов при высоких температурах.

Эксперименты показывают, что предел текучести и прочность на растяжение металла сильно зависят от температуры. Рисунок 344. — … Некоторая диаграмма испытания на растяжение Средний сплав стали углерода на различных температурах, 1） * * *. » Калифорния цены. 344.До около 260°C, прочность на растяжение стали увеличит, но когда температура поднимет более Далее, она скоро * ) Генетически модифицированный. R. V.-отчет о работе, проделанной Wllhelm 4) M M в Институте Западной Явы, Rgob. Али. Сок. Тефтт Мат. Том.24Т, КЧФ. 151, 1924.

При повышении температуры предел текучести становится менее выраженным, а при 300°С он становится»неразличимым»на рисунке. На рис. 346 первый участок той же схемы показан увеличенным. Цифра такая、 Л.»• :■’^.•••• 。 。 * Рисунок 346. *. — … ^»<адрес>«. • ; ’Чч ■ * * * *. •） На температурах, пропорциональный предел стали lowered. At при этом наклон прямой части фигуры уменьшается, в результате чего модуль упругости уменьшается.

Результаты вышеуказанного испытания показаны на рисунке 346.It характеризуется увеличением пластической длины и уменьшением площади поперечного сечения, хотя прочность материала уменьшается с увеличением температуры. Эксперименты при высоких температурах показывают, что результаты испытания на растяжение в значительной степени зависят от продолжительности испытания.

Четко получается из обычного кратковременного теста (длится около 15 или 20 минут).

Людмила Фирмаль

Чем больше время испытания на растяжение, тем меньше нагрузка требуется для разрушения образца. На рис. 347 показана схема испытания стали на растяжение при температуре 560°с, рассмотренная ранее, со временем испытания 6 минут, 70 минут и 240 минут соответственно.

Рисунок 347. ■ Рисунок 346 полезен только тогда, когда нагрузка действует в течение короткого времени (1). Для нагрузок, которые действуют при высоких температурах в течение длительного времени, таких как вес конструкции или давление пара электростанции, требуются дополнительные данные о влиянии времени.

Эксперименты показали, что в этих условиях может происходить непрерывная деформация или ползучесть. Это следует рассматривать во время проектирования как очень важный фактор. По этому вопросу было проведено значительное количество исследований. Девять） * ) Чтобы исключить влияние времени, мы провели вибрационные испытания для определения модуля упругости. G. Verse, J. Appl. Механик. Том.2, 1935, диссертация, Мичиганский университет. * )

Для справок, см. Г. В. Кузнецов, ФП. Страница 431. Проблема поведения металла при высоких температурах и непрерывной работе нагрузки не считается полностью выясненной. （ В большинстве экспериментов, связанных с ползучестью, исследуется постепенное удлинение материала при длительном растяжении.

Образцы, используемые при испытаниях на растяжение при высоких температурах, подвергаются постоянным постоянным нагрузкам и температурам, и с этой нагрузкой исследуется прогрессивная ползучесть. Результаты таких экспериментов для заданной температуры и различных значений нагрузки могут быть представлены кривыми удлинения во времени, как показано на рисунке. 348*). 。 / Девять / / с ’J’ / 1 4 в /// ’/Лупа я. .J4-h 1 1 — / tflufarâ- ^ —лат Кривая г — ►Время Рисунок 348.

Кривая а представляет собой кривую ползучести, характерную для относительно высоких напряжений. После приложения нагрузки, скорость постепенно уменьшается и ползучесть occurs. At точка a, Mecfo имеет точку перегиба, и скорость ползучести начинает увеличиваться до тех пор, пока образец не сломается.

Кривая B, которая соответствует несколько меньшей нагрузке, имеет аналогичную форму, но из-за низкой скорости ползучести, долго Реми. Дальнейшее снижение нагрузки приведет к кривым C, D, E, F и O, если вы выполняете аналогичные испытания на разных samples. As напряжение уменьшается, требуется больше времени, чтобы достичь точки перегиба кривой ползучести.

Тестирование точек перегиба кривой, таких как F и O, занимает очень много времени time. As напряжение уменьшается, вы можете видеть, что кривая ползучести становится все более линейной в течение более длительного периода времени. Фактическое рабочее напряжение, которое возникает, как правило, ниже Кривой G graph. So предположение о том, что кривая ползучести приближается к прямой, достаточно точно для практических целей. Наклон этой линии показывает самую низкую скорость ползучести для данного напряжения и заданной температуры.

Значение * ) Рисунок 348 −353 макветти перечной мяты, машиностроение, стр. 149, 1934 и Proposal. In сок. Испытательный мат, т.34, 1938 — Скорость ползучести игрушек. Когда напряжение падает, оно падает, но нет убедительных доказательств того, что оно существует. То есть она исчезнет. То есть существует предельное напряжение, при котором образец может бесконечно выдерживать напряжение при высоких температурах.

• При изучении прогрессивной ползучести, при испытании образцов под постоянной нагрузкой и напряжением при высоких температурах следует отметить 2 явления. Д)упрочнение материала пластической деформацией, 2） Температура. Механизм пластического течения при высоких температурах такой же, как и при комнатной температуре..

Пластическая деформация вызвана скольжением металла. Это проскальзывание: сопровождается повышением сопротивления скольжению.* Клепаный (стр. 362). Голеней б в туалет Ву * тогда Эрем. VOCûi Рисунок 349. Скорость, с которой удаляется затвердевание, зависит от temperature. It упоминалось ранее(стр.）、 Эффекты закаливания могут быть исключены* ％ За короткое время наклоните металл при определенной специальной высокой температуре, в зависимости от типа металла.

Если температура действует длительное время, то такой же эффект получается даже при более комфортной температуре. ■Прощание. 。 eano1), например, в случае исследований. Размягчение холоднообработанной меди, которое осуществляется в течение 300 минут при 12°С, требует 200 дней при 10,4°С и, очевидно, занимает около 300 лет, чтобы произвести такое же размягчение при 100°С. Кривая удлинения во времени (рис.348) показывает постепенное уменьшение удлинения в течение начального периода.

Это и есть it. By nakeep. At точка перегиба, постоянн растяжимая скорость established. At эта скорость, затвердевание и размягчение взаимно компенсируются. То есть упрочнение полувязкостью непрерывно разрушается размягчающим действием высокой температуры. Затем полу-вязкость продолжается с постоянной скоростью.

Это зависит от величины напряжения и температуры. ,*> с * Пиуи «Н8,» Н » 111 ну, прок.. Am. Соц. Чайный коврик, т. 1925.См. «Кейт У. Р. Бэйли, Ж. Хатт.»Металл, т. к.35, 1926. «Я; В элементах, где одновременно действуют высокая температура и напряжение, конструкция должна быть принципиальной, так как необходимо всегда учитывать прогрессивное honor.

Это необходимо подбирать рабочее напряжение для каждого конкретного случая, предполагая определенный срок службы конструкции и определенное значение допустимой остаточной деформации. С / waßA туалет Джо. ВВ Тот… не ч «»Г / ЭМГ гггг&ю VfVe-Ю ’ ВФО / ц-РО’7 К Вт• 70-7.： 2000lg / см * 1b70ng / cm2ШОхг / см * 7000ng / см2 670 / ый / см2 СО1 / Т ^ се 111 11 — Л. Один Вау. Ярем, Вако/ — б. Две тысячи Цифра 850. 7200 кг / см2. irf и OTO7 T7 Услуга не зависит от определенных условий limits. By вид строительства. <Целью длительных испытаний при высоких температурах является предоставление разработчикам достаточной информации для полного расчета остаточной деформации, вызванной ползучестью.

Максимальная продолжительность лабораторных испытаний обычно составляет несколько тысяч часов, и для прогнозирования деформации ползучести в течение срока службы конструкции необходимо оценить результаты лабораторных исследований tests. In первый участок кривой ползучести на Рис. 1, 348 представлен различными стальными экспериментами.

Людмила Фирмаль

Геометрическое уменьшение ползучести по сравнению с минимальной скоростью ползучести、 Если время увеличивается арифметически. Таким образом,в какой-то момент может быть указано неупругое удлинение * и соответствующая скорость ползучести в V, через минимальную скорость ползучести, может быть принята скорость ползучести. Гу-Гу! Следующее уравнение 1）： Splab A WC Семь тысяч триста тридцать три 007. К2-ОП-06 Вт/ с 06 / л / racmuvecea»вариант Рис. 351. dt dt Где c, m / 0 n a-константа, которая должна быть определена из кривой N. ползучесть.

Например, рассмотрим кривые ползучести, показанные на рисунке. 349.Эти кривые были получены путем испытания металла при некоторых значениях напряжения и постоянной температуре 454°C. By измеряя наклон в 5 точках каждой из этих кривых, вы получаете значения скорости ползучести для 5 различных значенийи создаете кривые, показанные на рисунке. 350.Горизонтальная асимптота этих кривых, очевидно, дает значение m> 0 для величины приложенного напряжения. Теперь постройте значение и получите систему уклонов ^(r> — b0) в зависимости от времени существует параллельная линия, указывающая на то, что предложенная формула (a) достаточно выбрана.

Значения констант c и 0 в Формуле (a) берутся из этих линий путем измерения ординаты линии и ее наклона при = 0. Пластическое удлинение получается интегрированием уравнения (а). (Си） ** = * 0 + в- В0-константа. Если применить это уравнение к значению, то удлинение видно из диаграммы. 349, может — Сноски см. на стр. 435).Для сравнения этих экстраполяций Тани, J. Mag.141, Proposos. It-это не так. Соц. Испытательный мат, т.37, С. 258, 1937.

Вычислите значение » o -«.Таким образом, все константы формулы (b) определяются с помощью кривых, показанных на рисунке. 349 и 350.Вы можете применить эту формулу к вычислению e для любого временного интервала. Таким образом, кривая, показанная на рисунке, равна 351.

Конструкторы имеют такую криволинейную систему для определенных материалов и определенной температуры. Если указан срок службы конструкции и допустимая пластическая деформация, то можно легко выбрать соответствующее значение рабочего напряжения. Если вычислить b для большого значения, то можно увидеть, что последний член выражения (b) очень мал и может быть проигнорирован.

Это означает, что вместо кривой, показанной на рис. 352, пунктирная линия может быть used. As в результате величина r определяется размером сегмента ползучести и минимальной скоростью ползучести v {y. экспериментальное значение e0 получено на Рис. 2 353, 12% хромистой стали.

Что касается минимальной скорости ползучести, то эксперименты показали, что V0 может быть выражено с достаточной точностью степенной функцией напряжения. Ц0-колпачок, (с） • / Где k и p-константы для данных о материале и температуре. Значение этих констант!) Некоторые стали, испытанные в лаборатории Westingua, перечислены в таблице. 25. 。 ’; / В.. 。 。

Таблица 25 Постоянное значение 。 。 Meterim * ЕП%Т * С К Р KPI-Сталь 0 39% C … …… 400 ’16 ~ 10 ^» 0.6 0.48 Сталь 0 30°/. C ’ 400 48 * 10- » Cfaik Нет. — 1ер-МО. 500 91-10 — » 0.19″ Styap 12%Cr 455 10-10 — * 031 。 ф •••、•• В этой таблице k больше, чем 24 удлинения. Напряжения в часах и А-кг / кмк эти константы могут быть использованы в различных частных случаях конструктивных элементов для расчета распределений деформаций ползучести и напряжений.

В предыдущих презентациях предполагалось, что пластический поток будет включать в себя rivet. In эксперимент При повышении температуры клепка становится все более заметной. Максимальная температура, при которой наблюдается упрочнение, различна для каждого материала и для стали, в зависимости от состава стали. Например, не было никакого усиления. терм1) мягкая углеродистая сталь при напряжении 155 кг / см *(0,17% рисунок * углерод） 7: 647°C температура.

В этих условиях кривая удлинения по времени принимает вид, показанный на рисунке. 354, т. е. скорость ползучести всегда будет увеличиваться. Обратите внимание, что кривые 348 и 354, показанные на рисунке 2, соответствуют различным типам переломов. Когда затвердевание происходит, текучесть происходит в любой точке испытуемого образца, увеличивая сопротивление в этой точке, так что следующее скольжение происходит вдоль другого cross-section. As в результате этого.

Равномерное удлинение наблюдается, и образец остается цилиндрическим перед формированием neck. In отсутствие затвердевания, локальная текучесть, начиная с самого слабого поперечного сечения, распространяется с пониженной скоростью до края sample. As в результате получается 2 части разорванного образца: коническая конусность от конца к поперечному сечению в месте разрыва. ’• Когда экстраполяция выполняется с использованием уравнения (b),*, количества%, s и характеристики материала、

На протяжении всего срока службы конструкция остается неизменной. Но、 /、•• *) Н. см. О Т Апсе 11, Крип! Металл, 1931. При длительном воздействии высоких температур сопротивление ползучести снижается slightly. To для компенсации этого теплового эффекта могут быть рекомендованы лабораторные испытания при температурах выше рабочей температуры! это не.

Термический эффект более выражен в случае высокоуглеродистых веществ steel. To уменьшите структурное вырождение, для обеспечения стабильности Нео структуры, соотвествующая термическая обработка необходима 9). Прежде чем сделать вывод: в качестве соображения следует отметить, что прогрессирующая ползучесть может вызвать перераспределение напряжений в деталях, которые подвергаются одновременному действию напряжений и высоких температур. Там, где концентрация напряжений высока, скорость ползучести становится больше и, следовательно, более благоприятной в результате распределения напряжений ползучести. При проектировании следует учитывать эту ситуацию. Некоторые примеры такого рода были разбиты Бейли*). —

Смотрите также:

Предмет сопротивление материалов: сопромат