лекции металловедение 1. Лекция 1 введение металловедение
 Скачать 16.24 Mb.
|
|
При температурах эксплуатации ниже порога хладноломкости металл применять не следует. Жаропрочность. Жаропрочность - способность материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при высоких температурах. Основными критериями для оценки жаропрочных свойств являются: высокотемпературная прочность, предел длительной прочности и предел ползучести. Учитывая, что при высоких температурах прочностные характеристики металлов и сплавов значительно снижаются, дополнительно для жаропрочных материалов вводятся следующие количественные характеристики: -- Высокотемпературная (горячая) прочность – максимальное напряжение, которое выдерживает образец при рабочей температуре. Обозначается σtв. Измеряется в МПа. -- Предел длительной прочности – напряжение, которое приводит к разрушению образца при рабочей температуре за время, соответствующее условиям эксплуатации. Обозначается σtτ. Измеряется в МПа. Материалы, работающие в условиях высоких температур при одновременном воздействии внешних нагрузок, подвержены еще и такому явлению как ползучесть. Ползучесть - медленная пластическая деформация материала под нагрузкой, не превышающей предела текучести, приводящая к разрушению при высоких температурах. Опасность разрушения материалов, работающих при высоких температурах, вследствие ползучести распространяется практически на все жаропрочные материалы. В связи с этим, важным критерием, оценивающим рабочие свойства металлов при высоких температурах, является предел ползучести. Предел ползучести – напряжение, вызывающее суммарную деформацию за определенное время при заданной температуре. Обозначается σtε/τ , где t – рабочая температура, °С ε - суммарная деформация (удлинение), % τ - время, час. Измеряется в МПа. При определении предела ползучести для деталей, длительное время работающих при повышенных температурах, обычно задается скорость ползучести на установившейся стадии процесса, например, 0,1% за 104 ч или за 105 ч и определяется величина напряжения. Срок службы, на который рассчитана машина или механизм, определяет выбор критерия жаропрочности и материала для их изготовления. В соответствии с некоторыми рекомендациями срок службы ряда жаропрочных конструкций в зависимости от назначения составляет:
Жаростойкость. Жаростойкость (окалиностойкость) - способность металла сопротивляться воздействию газовой среды при высоких температурах. Основным фактором, влияющим на жаростойкость, является химический состав материала, определяющий защитные свойства поверхностной оксидной пленки. Усталость. Усталость – процесс постепенного накопления повреждений в металле под воздействием знакопеременных и циклических нагрузок, приводящих к образованию и развитию усталостных трещин. Усталостные характеристики обычно определяют при испытании образцов круглого сечения на изгиб с вращением. Испытывают серию образцов при различной нагрузке и определяют напряжение, при котором произошло разрушение образца, а также число циклов нагружения. Максимальным σmax или минимальным σmin напряжением цикла является наибольшее или наименьшее по величине напряжение (по модулю). Характеристикой цикла служит коэффициент ассиметрии: R = σmin / σmax В случае σmin = σmax, R = - 1 В этом случае цикл является симметричным. При необходимости, в зависимости от условий работы деталей, испытания могут проводить как при комнатной, так и при высоких и низких температурах, при симметричных и асимметричных циклах, при наличии или отсутствии агрессивных сред и т.д. После испытаний образцов строят кривую усталости – график зависимости максимального напряжения от числа циклов нагружения до разрушения. По кривым усталости определяют предел усталости (выносливости). Величина предела выносливости является количественной характеристикой усталости. Предел усталости (выносливости) – наибольшее напряжение цикла, которое выдерживает металл без разрушения. Обозначается σ -1 . Измеряется в МПа. Другой и важной характеристикой выносливости металла при циклических нагрузках является усталостная долговечность – число циклов нагружения перед разрушением при заданном напряжении. Обозначается N. Износостойкость. Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление износу, постепенному изменению размеров и формы деталей, работающих в условиях трения. Испытания на износ проводят на образцах в лабораторных условиях, а испытания деталей – в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации. Величину износа образцов или деталей определяют различными способами: измерением размеров, взвешиванием и другими. |