Кратковременном растяжении

Рис. 1.8. Зависимость nt, от си при кратковременном нагружении

3. Агеев Н. П., Каратушин С. И. Механические испытания металлов при высоких температурах и кратковременном нагружении.— М. : Металлургия, 1969.— 280 о.

Весь дальнейший анализ будет построен для линейно-упругих материалов или материалов с ломаной диаграммой деформирования. Такое предположение приемлемо для большинства однонаправленных материалов при кратковременном нагружении. Пластичность и вязкоупругость, свойственные некоторым связующим, благодаря превалирующей роли волокон в восприятии внешней нагрузки проявляются при нормальной температуре относительно слабо (см. рис. 5—8). Для анализа композиционных материалов можно использовать теории вязкоупругости и пластичности, однако для большинства инженерных приложений это приводит к применению численных методов. В то же время по теории упругости для большинства практических задач получают приемлемые результаты.

В отношении результатов рис. 4 имеется ряд сомнений. При испытаниях на растяжение (кратковременное нагружение) почти не оказалось разницы между данными, полученными в воздухе и в аргоне вплоть до 482 °С (табл. 2 работы [14]), в то время как результаты рис. 4, по-видимому, указывают на заметное падение прочности даже при кратковременном нагружении на воздухе. Не хватает также информации об испытаниях на длительную прочность на воздухе при длительности нагружения, большей 20 ч. Графики, приведенные на рис. 4, указывают на то, что прочность при постоянной нагрузке при 482 °С очень резко падает и волокна теряют около 75% от своей первоначальной прочности менее чем за 100 ч в азоте и за 10 ч в воздухе. Не обнаружено результатов по длительной прочности борных волокон при комнатной температуре.

Следует отметить, что при кратковременном нагружении (порядка одного часа или меньше) изменения податливости при ползучести эпоксидных смол малы по сравнению с начальной податливостью, если только температура не близка или не превышает температуру стеклования. Например для смолы, исследованной в [2], имеем

Внутризеренный характер распространения трещины не является свидетельством повышенной прочности при длительном на-гружении. Так, попытки применить термомеханическую обработку (ТМО) для деталей, работающих при высоких температурах,, не привели к успеху. После ТМО характер разрушения менялся следующим образом: в сплавах ХН77ТЮР и ХН70ВМТЮ при длительном нагружении и 700—850°С после обычной обработки разрушение проходило в основном по границам зерен, после ТМО имело смешанный характер с преимуществом внутризерен-ного, при этом длительная прочность снижалась примерно на 30%. При кратковременном нагружении при 20°С после ТМО повышались прочность и пластичность образцов и изменялся характер разрушения от смешанного к целиком внутризеренному.

Несоответствие механических свойств при кратковременных и длительных нагружениях наблюдается часто. Вместе с тем особо хрупкое состояние тела зерна, проявляющееся при кратковременном нагружении, может привести к преждевременному разрушению при длительном нагружении. Это наблюдалось, например, в высоколегированном никелевом сплаве ЖС6У в состоянии непосредственно после закалки при нагружении при температуре 800°С. При этой температуре в сплаве после закалки происходит интенсивный распад твердого раствора, большое количество частиц основной упрочняющей ^'-фазы является препятствием для движения дислокаций, кроме того, на границах: и в теле зерен имеются выделения игольчатой формы [68]. В не-термообработанном сплаве при этой же температуре испытания интенсивного распада не наблюдается. В условиях нагружения сг=0,55 ГН/м2, ^=800°С время жизни образцов с трещиной в тер-мообработанных образцах составляло 20—30% общей долговечности, в литых 55—60%, при этом полная долговечность увеличивалась примерно в 10 раз. Фрактографическое исследование показало, что разрушение литых образцов от разрушения тер-мообработанных образцов отличается в основном степенью пластичности процессов деформирования и разрушения в теле зерна, что выявилось при исследовании изломов в зоне долома и при однократном нагружении (рис. 61).

27. Агеев Н. П., Каратушин С. И. Механические испытания металлов при высоких температурах и кратковременном нагружении. М.: Металлургия, 1968. 280 с.

3. Агеев Н. П., Каратушин С. И. Механические испытания металлов при высоких температурах и кратковременном нагружении.— М. : Металлургия, 1968,—280 с.

В исследованном диапазоне температур относительное сужение образца из сплава ХН75МБТЮ-ВД, характеризующее его деформационную способность, при кратковременном нагружении в 5 — 6 раз превышает значение ф^ для сплава ХН56МВТЮ (рис. 2.2). При этом деформационная способность сплава ХН75МБТЮ-ВД в диапазоне температур 200... 700° С заметно уменьшается (кривая 7). Значительно различается характер зависимостей ф^т) при длительном нагружении (рис. 2.3). Сплав ХН75МБТЮ-ВД охрупчивается при высокой температуре (кривая 2), но при этом долго сохраняет достаточно высокую пластичность. Наиболее интенсивно процессы деформационного старения протекают при температурах 650 — 750 °С, что и определяет более чем четырехкратное уменьшение ф^- при температуре 700 С (кри-

Показательными в этом отношении являются данные, приведенные на рис. 2.4. Литейный жаропрочный сплав вследствие специфики технологии изготовления и структурных особенностей имеет малую пластичность (ф^ = 4 ... 8 %) в широком диапазоне эксплуатационных температур. При повышении температуры относительное сужение при кратковременном нагружении этого сплава уменьшается до 3,5 - 4,0 % (кривая 1), а при длительном нагружении увеличивается со временем (кривая 2) в противоположность относительному сужению деформируемых сплавов ХН75МБТЮ-ВДи ХН56МВТЮ.

I При кратковременном растяжении до разрушения в коррозионной среде (например, в растворах хлористого натрия) многие стали практически не изменяют своих механических характеристик, хотя кривые малоцикловой усталости проходят ниже таковых, полученных при испытаниях на воздухе. Это свидетельствует о том, что при испытаниях в ^таких коррозионных средах показатели степени тц должны быть более высокими, чем при испытаниях на воздухе.

при кратковременном растяжении в зависимости от температуры

Изучались вновь изготовленные лопатки, а также лопатки, испытанные в течение 130, 450 и 900 час. Микротвердость измерялась на косых шлифах, вырезанных из различных зон пера лопаток, на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентор 50 г. Механические свойства определялись при кратковременном растяжении при 20° С на плоских микрообразцах, толщиной 0.5 мм. Часть образцов вырезалась непосредственно из поверхностного слоя деталей (как со стороны спинки, так и со стороны корыта лопаток), другая часть — из сердцевины лопаток.

В работе [16] исследована длительная прочность двух материалов с никелевыми матрицами, армированных вольфрамовой проволокой, содержащей менее 0,01 % включений (в основном, двуокиси кремния) и занимающей примерно 40% объема. Материалы матрицы — Нимокаст 258 и EPD 16. В работе обнаружено, что добавка тонкой вольфрамовой проволоки (0,01 дюйм диаметром) оказывает малое или вообще не оказывает усиливающего действия на матрицу, исключение представляет случай, когда температура превышала 900 °С. Интересно отметить, что модули Юнга волокна и матрицы при комнатной температуре в этом случае очень близки (55 • 10е фунт/дюйм2 для волокна и 30 х X 10е фунт/дюйм3 для матрицы). При высоких температурах испытания 1000 и 1100 °С прочностные свойства вольфрамовой проволоки улучшаются, в особенности прочность при разрушении. На рис. 23 представлена зависимость 100-часовой прочности от температуры. В этой же работе [16] приведены и другие испытания, предпринятые для того, чтобы выяснить, как влияет степень армирования на длительную прочность, но полученные результаты, вероятно, недостаточны для каких-либо выводов. Другая часть работы [16] состоит в исследовании влияния диаметра волокна на прочность композитов. Здесь, кажется, существует противоречие между свойствами при кратковременном растяжении и длительных нагружениях при высоких температурах. Для кратковременного нагружения чем тоньше проволока, тем она прочнее, а при продолжительном нагружении и повышенных температурах тонкие вольфрамовые проволоки теряют свои качества быстрее, чем толстые, вероятно, из-за рекристаллизации в поверхностных слоях и реакции между волокном и матрицей.

ее перегибу. Эти результаты показывают, что для испытанных образцов вольфрам — медь критические значения отношений IJd при кратковременном растяжении были 15,0 и 19,8 при 649 и 816 °С соответственно. При lc/d, меньших указанных значений, образцы разрушались от сдвига матрицы (вытаскивание), а при больших — от разрушения проволоки.

Сплав МЛН (0(, = 14—16 кг/мм2", 00]2= = 8—10 кг/мм2; 6=3—6%) с цериевым миш-металлом по сопротивлению ползучести в условиях 100-часовых испытаний при 250° близок сплавам МЛ9 и МЛ10, но уступает им по св-вам при кратковременном растяжении, особенно значительно при комнатной температуре.

1 — от температуры при кратковременном растяжении, 2 — от времени деформирования при длительном статическом нагружении (1000 " С)

Химический состав различных марок клапанной стали указан в табл. 10 и 12. Прочность аь (при кратковременном растяжении) клапанной стали указанных ниже марок при 20 и 800° характеризуется следующими данными:

ент интенсивности снижения прочности составляет 0,0374 кгс/(мм2-°С) в нагартованном состоянии и 0,0322 кгс/(мм2-°С) в рекристаллизоеанном. Оценка пластичности сплавов производилась по конечному относительному сужению, которое зависит от межзеренного проскальзывания и геометрического раскрытия трещин меньше, чем относительное удлинение. Ориентируясь на изменение г?к, было сделано заключение, что при высокотемпературном кратковременном растяжении сплава ВМ-1 при температуре 1100—1200° С наблюдается переход к «горячей» хрупкости. Из диаграмм истинных напряжений следует, что при повышении температуры испытания снижается интенсивность упрочнения в области сосредоточенной деформации. В определенном температурном интервале участок диаграммы в области неравномерной деформации при-

Фиг. Vl.^2. Графики crz = / (е), отражающие разнообразие структур полимерных материалов при кратковременном растяжении:

В результате анализа характеристик кратковременной и термоциклической пластичности было установлено, что они слабо отражают деформационную способность металла в условиях жесткого термического цикла. Более существенно и закономерно изменение предела текучести материала. Отношение предела текучести к пределу прочности характеризует возможность накопления равномерной деформации материала при кратковременном растяжении.