Нагружения температура

8. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость, в том числе и малоцикловую.

9. Влияние характера нагружения, температуры

8. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (рис. 77—79, табл. 87)

7. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (табл. 93—95)

7. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (рис. 105—109)

«6. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость

8. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (рис. 158)

8. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (табл. 201, 202, рис. 190)

8. Влияние характера нагружения, температуры

8. Влияние характера нагружения, температуры и среды на выносливость (рис. 223, табл. 239)

В книге рассмотрены вопросы сопротивления жаропрочных материалов неизотермическому малоцикловому нагружению — термической усталости. Приведены экспериментальные данные по термической усталости жаропрочных сталей, никелевых деформируемых и литых сплавов, используемых в основном в деталях газотурбинных установок. Освещены роль технологических факторов (режимов литья и термообработки, покрытий, пайки и др.), а также влияние основных параметров циклического нагружения — температуры, частоты, нагрузки. Определены критерии прочности при термоусталостном нагружении при высоких (до 1050° С) температурах и предложены расчетные уравнения для прогнозирования долговечности. Изложены методы испытаний, приведены схемы испытательных машин.

пх вершине, о чем свидетельствует тот факт, что вязкость разрушения, рассчитанная по сечению долома образца, подвергнутого испытанию на коррозионное растрескивание, обычно существенно выше Kic, определенного традиционными методами. Ветвление трещин можно учитывать при оценке коэффициентов интенсивности напряжений теоретически [336] или экспериментально [127]. К релаксации напряжений приводит также затупление коррозионных трещин вследствие локального анодного растворения металла в их вершпне. Учет ветвления п затупления трещин прп оценке напряженного состояния особенно важен при использовании кинетических диаграмм как инструмента выяснения фпзико-химической природы разрушения материалов. Применение для этой цели кинетических диаграмм основано на сравнительной оценке скорости роста трещины при определенном значении коэффициента интенсивности напряжений (#mai или ДЮ для различных условий нагружения (температура, среда, наложение внешнего потенциала, частота и асимметрия цикла и т. п.) или для различных материалов и их состояний.

за основу модель, согласно которой интенсификация усталостного роста трещины при воздействии коррозионной среды является лишь отражением склонности сплавов к коррозионному растрескиванию [427], то кинетическая диаграмма должна выглядеть, как показано па рис. 48.5, б. В самом общем случае, когда влияние среды проявляется и ниже уровня KIKC, диаграммы приобретают вид, изображенный на рис. 48.5, в. Следует отметить, что представленные здесь типичные диаграммы не отражают всего многообразия диаграмм коррозионно-усталостного роста трещин, скорость которых зависит от многих факторов, таких как частота, асимметрия и форма цикла нагружения, температура испытания, структура материала н механизм воздействия среды. В некоторых случаях скорость роста трещин в коррозионной среде даже понижается в сравнении с инертной средой. Это может достигаться за счет затупления коррозионной трещины вследствии проявления механизма анодного растворения металла, или так называемого закрытия усталостной трещины, вызванного клиновым эффектом продуктов коррозии в вершине трещины и приводящего к уменьшению эффективного амплитудного коэффициента интенсивности напряжений.

В заключение отметим, что помимо этих факторов на сопротивление усталости влияют и другие обстоятельства (форма кривой цикла напряжений, частота нагружения, температура среды и др.), учитываемые обычно при проведении расчетов специальных машин. Рассмотренные здесь закономерности усталостного разрушения относятся к случаю работы деталей при небольших переменных напряжениях и при частотах нагружения до 3000 Гц. Общая теория сопротивления усталости рассматривает и специфические вопросы малоцикловой усталости (число циклов нагружения до разрушения N < 104), термической и акустической усталости.

Автомодельное поведение материала в области I и III проявляется, в первую очередь, в неизменности механизма разрушения, следовательно, в неизменности наблюдаемого рельефа излома независимо от свойств (механических характеристик) и структурного состояния материала. Из качественного анализа рельефа излома, когда разрушение реализовано в области I или III, нельзя сделать заключение о том, каким было внешнее воздействие (скорость нагружения, температура, количество и направление действия сил и др.), и невозможно определить, какой материал разрушен (на какой основе), а также каковы его структурные особенности. При низкой скорости деформации могут проявляться и доминировать процессы скольжения в случае вязкого разрушения, и межзеренное проскальзывание в случае хрупкого разрушения. Однако эти особенности формирования рельефа излома могут быть одновременно следствием попадания в температурный интервал

Один и тот же материал после фиксированного режима термообработки в зависимости от условий нагружения (температура, скорость деформации, окружающая среда и пр.) может вести себя и как пластичный, и как хрупкий. Это означает, что одинаковой реакции материала в зоне распространения трещины можно добиться самыми различными сочетаниями условий внешнего воздействия. При различном сочетании растягивающих и сдвигающих напряжений плоскость трещины всегда ориентирована нормально к растягивающему напряжению [35]. Ведущий механизм разру-

Скорость роста длинных усталостных трещин зависит от коэффициента интенсивности напряжения (КИН), и между ними установлена S-образ-ная зависимость при неизменном уровне напряжения, которая аналогична зависимости, представленной на рис. 3.1а. Вид и положение кинетической кривой существенно зависят от условий на-гружения и геометрии детали. Поэтому далее, рассматривая процесс развития разрушения, мы будем разделять нагружение материала (образец) в тестовых условиях и при многопараметрическом воздействии на деталь в лаборатории, на стенде или в эксплуатации. Тестовые условия используют для определения механических характеристик материала, когда применительно к испытаниям стандартных образцов оговорены их размеры, частота нагружения, температура, степень агрессивного воздействия окружающей среды и прочее. Элементы конструкций, в большинстве случаев, существенно отличаются по геометрии от стандартных образцов, и условия их нагружения, как правило, не соответствуют тестовым условиям опыта.

Даже в малой зоне излома могут одновременно наблюдаться ямки разного размера. Вместе с тем с изменением какого-либо фактора, влияющего на характер разрушения (структурные или внешние условия нагружения: температура, скорость и т. д.),

219, 239]. Последнее обстоятельство требует экспериментального определения показателей степени для компонент повреждения в зависимости от условий нагружения (температура, частота, мягкое и жесткое нагружение, наличие выдержек и т. п.).

Таким образом, рассматриваемая концепция деформацирнно-кинетических подходов оценки длительной малоцикловой прочности находит, как это следует из приведенных выше данных, экспериментальное подтверждение для весьма различных режимов нагружения, уровней температур и сталей, обладающих контрастными свойствами при высоких температурах (деформационно стареющих и нестареющих; циклически разупрочняющихся, а также упрочняющихся и стабилизирующихся).

Таким образом, при циклическом упруго-пластическом деформировании аустенитной стали Х18Н10Т развитие процессов деформационного старения зависит от условий нагружения (температура испытания, уровень нагрузки и форма цикла). При испытании в условиях интенсивного деформационного старения (650° С) процессы упрочнения и охрупчивания материала связаны с образованием карбидной фазы (в основном карбида Ме2зС6), при других температурах нагружения (например, 450° С) процессы упрочнения и изменения пластичности материала могут быть связаны с формированием блочной структуры. При этом карбидообразование протекает менее интенсивно и существенно зависит от формы цикла (причем в отличие от испытаний при 650° С при 450° С наблюдается в данной стали преимущественно карбид МеС). Развитие карбидообразования и формирования блочной структуры в зависимости от уровня нагрузки при 450° С, так же как и при 650° С, может приводить к возникновению хрупких состояний, и излом при этом носит хрупкий характер. В связи с изложенным, наблюдающееся изменение циклических характеристик (ширина петли гистерезиса, односторонне накапливаемая деформация, предел текучести и др.) при температуре 650° С может быть связано в основном с развитием деформационного старения (выпадением карбидных частиц), а при 450° С — с формированием блочной («решетчатой») структуры.

В настоящее время определяющих уравнений состояния, позволяющих описать реологическое поведение материалов с учетом режима нагружения, нет, поэтому для выполнения расчетов используются упрощенные модели материала [153, 225, 323], неотражающие всей сложности поведения материала в процессе-деформации и, следовательно, применимые для ограниченного диапазона условий нагружения. Успехи в построении уравнений состояния на основе физических механизмов пластической деформации, например на основе дислокационной модели пластического течения [74, 175, 309], имеют ограниченное значение. Зависимость сопротивления деформации от мгновенных условий нагружения (температура, скорость деформации и др.) и всей истории предшествующего нагружения, которая определяет изменение в процессе деформирования большого числа параметров, характеризующих микро- и макроструктуру материала, за исключением некоторых частных случаев, не позволяет в настоящее время дать количественную оценку инженерных характеристик сопротивления материала.