ЖАРОМІЦНІСТЬ і ПАРАМЕТРИ, ЩО ЇЇ ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ

Велика кількість конструкцій працює протягом тривалого часу в умо 626g62g ;вах значних напружень і високих температур. Тому виникає необхідність проведення механічних випробувань для одержання характеристик матеріалу, які б визначали можливість експлуатації металу в цих умо 626g62g ;вах. Такими випробуваннями є випробування на жароміцність.

називають здатність металу зберігати при високих температурах високі механічні властивості: тривалу міцність і опір повзучості. Тобто під жароміцністю розуміють комплекс властивостей металів і сплавів, що забезпечують в умо 626g62g ;вах підвищених температур і напружень працездатність конструкцій з них без істотної пластичної деформації і руйнування.

конструкціях при тривалих навантаженнях і підвищених температурах з'являється залишкова деформація при напруженнях, значно менших границь текучості і навіть границі пружності, що визначаються при звичайних умо 626g62g ;вах випробувань.

визначити, що явище повзучості представляє сумарний ефект процессів, що протікають одночасно. До цих процесів відноситься:

Процеси повзучості необхідно враховувати при виборі параметрів безпечної експлуатації конструкцій, що працюють в умо 626g62g ;вах високих температур. Величина навантаження не повинна викликати пластичну деформацію матеріалу або, у крайньому випадку, величина швидкості деформації повинна мати вкрай низькі значення.

Отже, матеріали, застосовувані для виготовлення деталей, що працюють в таких умо 626g62g ;вах, потрібно перевіряти на повзучість.

t/G).

t t не проводять.

t в області відносно низьких температур іде логарифмічна, а при високих (Т>(0,4–0,6) Т_пл) – високотемпературна повзучість. Для практики найбільш важлива високотемпературна повзучість. Стандартні випробування проводять саме в цій температурній області. При дуже високих температурах (>(0,8–0,9)Т_пл) реалізується дифузійна повзучість.

Результатом випробувань на повзучість є встановлення кривої повзучості в координатах час t і відносна деформація  δ при постійних температурі Т і напруженні σ.

прямолінійну (за точкою а). Випробування звичайно не доводять до розриву зразка і переривають. Потім при температурі випробування Т роблять розвантаження зразка.

_n

видно:

d d d (8.1)

d

d

d – пружне відносне подовження в момент розвантаження зразка.

Кут α нахилу прямої ab до осі часу визначає постійну мінімальну швидкість повзучості на ділянці ab:

(8.2)

d_c d V_o (t – t_н)  (8.3)

або

d_c d V_o t_н) + V_o t (8.4)

d_c

t

d – повна деформація на початку прямолінійної ділянки за час t_н;

d

d d – t_н V (8.5)

7. При яких умо 626g62g ;вах реалізується дифузійна повзучість?

Криві повзучості, отримані при різних температурах (схема): I, II, III стадії повзучості; T₁ повзучість при низьких температурах; T₂ при середніх температурах; T₃ - при високих температурах

Криву повзучості умо 626g62g ;вно розбивають на три стадії: I неусталена, коли швидкість повзучості безупинно зменшується; II усталена, з постійною швидкістю; III

δ = α ln τ + b (8.6)

Логарифмічна повзучість є неусталеною: швидкість повзучості безупинно зменшується. Логарифмічна повзучість несуттєво залежить від напруження і температури випробування, швидко стабілізується в часі і не досягає істотних значень навіть при значних видержках. Випробувань в області логарифмічної повзучості для практичних цілей звичайно не проводять.

повзучість починається з неусталеної стадії (відрізок А'В на кривій OA'BCD). Потім починається стадія усталеної повзучості (ВС), при якій швидкість повзучості не змінюється. Закінчується крива повзучості ділянкою руйнування CD, до якого при випробуваннях на повзучість ніколи не доходять. Криві повзучості, подібні OA'BCD, типові для умо 626g62g ;в випробувань на повзучість.

s у процесі випробування спостерігається збільшення швидкості деформації. Це свідчить про те, що ми перебуваємо на III-їй стадії повзучості з неминучим наближенням розриву зразка. На кривій s

s a, що визначає v_п = tg a s v_п d = const. Цей стан відповідає суттєвому уповільненню процесу повзучості.

2. Чому низькотемпературна повзучість називається логарифмічною?

s

це найбільше умо 626g62g ;вне розтягуюче напруження, при якому швидкість (на сталій ділянці повзучості) або деформація повзучості за певний час випробування при даній температурі досягає заданої величини.

Величина границі повзучості, крім властивостей металу, залежить від температури і заданої швидкості. Чим вище температура або менше задана швидкість повзучості, тим нижче буде границя повзучості для одного і того же металу. Навпаки, чим нижче температура або чим більше задана швидкість повзучості, тим вище визначається границя повзучості. Таким чином, границя повзучості є характеристика металу умо 626g62g ;вного значення. Порівняння різних металів за величиною границі повзучості має сенс тільки тоді, коли ці границі відносяться до однієї і тієй же температури і швидкості повзучості.

Основні зразки можуть бути циліндричними (початковий діаметр d₀ = 10 мм, початкова розрахункова довжина l₀ = 100 (нормальний зразок) і l₀ =150; 200 мм (подовжений зразок)) або плоскими (ширина 15 мм, l₀ = 100 мм, товщина визначається товщиною прокату). Якщо буде потреба, можна застосовувати пропорційні зразки інших розмірів з діаметром робочої частини не менш 5 мм і з l₀ = 5,65 або l₀ = 11,3, де S_о  – початкова площа поперечного перерізу робочої частини зразка в квадратних міліметрах. Розміри і форму головок (різьбових для циліндричних зразків) вибирають відповідно до конструкції захватів машини і способа кріплення тензометрів (рис. 8.5).

Границю повзучості визначають в межах від 0,1 до 1,0 % при тривалості випробування 100, 300, 500, 1000 г, якщо за технічними умо 626g62g ;вами не потрібні інші тривалість або допуск на деформацію.

границя повзучості визначається за швидкістю повзучості, то тривалість випробування повинна бути не менш 2000-3000 г при умо 626g62g ;ві тривалості прямолінійної ділянки кривої повзучості не менш 500 г.

s <s <s <s

видно, що при всіх обраних напруженнях випробування криві повзучості не мають областей переходу від другої до третьої стадії повзучості, тому за кутом нахилу прямолінійної ділянки для кожного напруження може бути встановлена постійна швидкість повзучості.

Якщо допуск задається за величиною швидкості повзучості, то в логарифмічних координатах будують залежність швидкості сталої повзучості від напруження (рис. 8.6, б). Виходячи з функціональної залежності швидкості сталої повзучості від напруження, в логарифмічних координатах ця залежність повинна бути лінійної, що ми і спостерігаємо на рисунку. Екстраполюючи пряму, побудовану за експериментальними точками при відносно високих швидкостях, до заданого значення швидкості повзучості, визначаємо границю повзучості. Ще раз звертаємо увагу на те, що одержані значення границі повзучості є умо 626g62g ;вними величинами, оскільки вони характеризують матеріал тільки для певної температури випробування і допуску за швидкістю повзучості.

при одній або декількох швидкостях повзучості. Тому необхідно провести випробування матеріалу і обробку отриманих результатів (за наведеною вище схемою) тільки не для однієї, а для декількох температур (наприклад, Т₁>Т₂>Т₃>Т₄). Тобто необхідно одержати графіки первинних кривих повзучості, аналогічних наведеним на рис. 8.6, а, для кожної з температур Т₁,Т₂,Т₃,Т₄ (в нашому випадку 4 графіки).

s від v_п. Для кожної температури виходить прямолінійна крива. Сімейство кривих на рис. 8.7, а, побудованих для різних температур, дозволяє побудувати ще одне сімейство кривих (рис. 8.7, б), що представляють для будь-яких значень швидкості повзучості необхідні залежності границі повзучості від температури.

σ із трьома числовими індексами: двома нижніми і одним верхнім. Перший нижній індекс позначає задане подовження (сумарне або залишкове) у відсотках; другий нижній індекс задану тривалість часу випробування в годинах; верхній індекс – температуру в градусах Цельсія (наприклад, – границя границя

від швидкості

границя повзучості повинна позначатися літерою із двома числовими індексами: одним верхнім і одним нижнім. Нижній індекс позначає задану швидкість повзучості (%/г), верхній індекс позначає температуру випробування в °С (наприклад, – границя

повзучості?

9. Як позначається границія повзучості у випадку її визначення за величиною деформації?

Тому проведення тільки одних випробувань на повзучість із визначенням її швидкості залежно від температури і напруження є недостатнім для встановлення експлуатаційних властивостей матеріалу. Для цього необхідно мати результати досліджень зміни міцності і пластичності металу залежно від тривалої дії постійного навантаження і температури.

умо 626g62g ;вне найбільше напруження, що викликає руйнування металу за певний час випробування при постійній температурі. Ця характеристика встановлює відповідність між часом до руйнування і нормою часу, що зазначена в стандартах або технічних умо 626g62g ;вах на металопродукцію.

В деяких випадках при проведенні випробувань доводити зразок до руйнування не обов'язково, якщо зразок витримав норму часу, що передбачена стандартами або технічними умо 626g62g ;вами і при цьому не потрібно визначення пластичності.

Для випробувань на тривалу міцність рекомендують застосовувати зразки наступної форми і розмірів: циліндричні зразки діаметром 5 мм із початковою розрахунковою довжиною 25 мм; діаметром 10 мм із початковою розрахунковою довжиною 50 мм; діаметром 10 мм із початковою розрахунковою довжиною 100 мм; діаметром 7 мм із початковою розрахунковою довжиною 70 мм плоскі зразки з початковою розрахунковою довжиною l_o=5,65, де S_o – початкова площа поперечного перерізу робочої частини зразка, мм². Товщина плоского зразка визначається товщиною прокату.

Допускається при наявності технічного обґрунтування застосовувати пропорційні зразки інших розмірів і форми. Діаметр циліндричних зразків повинен бути не менш 3 мм. Форма і розміри зразка для випробувань встановлюються стандартами або технічними умо 626g62g ;вами на металопродукцію.

t при заданому напруженні.

В логарифмічних координатах ця залежність прямолінійна і, отже, дає можливість екстраполювати результати на більш тривалий час. Визначивши час до руйнування зразків, що перебували під напруженнями, свідомо більшими границі тривалої міцності (щоб скоротити час випробування), будують за експериментальними точками пряму lgs – lgt

lgs – lgt

Обробку первинних результатів випробувань і визначення границі тривалої міцності, як і границі повзучості, варто проводити з використанням статистичних методів. Зокрема, побудову прямих в логарифмічних координатах (lgs – lgv_n, lgs – lgt

s супроводжують двома індексами: зверху записують температуру випробування в градусах Цельсія (°С), унизу – задану тривалість випробування до руйнування в годинах (г). Наприклад, – границя 1000 годинної міцності при 900°С.

d

стадії руйнування. Всі фактори, що перешкоджають розвитку пор і тріщин, сприяють підвищенню границі тривалої міцності. Таким чином, границя тривалої міцності характеризує здатність матеріалу протистояти руйнуванню при тривалому впливі температури і напружень.

5. Який порядок проведення випробувань на тривалу міцність?

тривалої міцності?

10. При визначенні границі тривалої міцності які ще характеристики можна оцінити?

тривалої міцності?