Криві втоми характеризують стадію руйнування і не відображають процеси, передуючі руйнуванню. Більш показова узагальнена діаграма втоми (рис. 10.8). Вона містить додаткові лінії (штрихові), що виділяють у процесах втоми три стадії.
Узагальнена діаграма дозволяє встановити додаткові критерії витривалості. З них найважливіше значення має живучість, що визначається швидкістю росту тріщини втоми (СРТУ). Живучість характеризує здатність матеріалу працювати в пошкодженому стані після утворення тріщини (в області ІІ на рис. 10.8).
Рисунок 10.8 – Узагальнена діаграма втомного руйнування (схема): І – стадія поступового накопичення пошкоджень до виникнення тріщини втоми; ІІ – стадія поширення тріщини; ІІІ – стадія долому
Живучість (СРТУ) – критерій надійності матеріалу. За його допомогою прогнозують працездатність деталі, розраховану на циклічну міцність за обмеженою межею витривалості. При високій живучості (малій СРТУ) можна своєчасно шляхом дефектоскопії знайти тріщину, замінити деталь і забезпечити безаварійну роботу.
Циклічна довговічність і міцність залежать від великого числа факторів, з яких вирішальне значення мають структура і напружений стан поверхневого шару, якість поверхні та дія корозійного середовища. Наявність на поверхні залишкових напружень стиснення перешкоджає утворенню і розвитку тріщин втоми і, як наслідок, сприяє збільшенню межі витривалості. Різко негативний вплив роблять напруження розтягування і численні концентратори напружень:
- конструктивні – зміна форми перетину деталі: галтелі, отвори, канавки, проточки і т. п.;
- технологічні – мікронерівності поверхні, риски та інші сліди механічної обробки;
- металургійні – внутрішні дефекти у вигляді пор, раковин, неметалічних включень (оксидів, сульфідів, силікатів та ін.).
Довговічність деталей, що працюють при високих температурах (деталі енергетичних установок, реактивних двигунів), визначається швидкістю повзучості – швидкістю розвитку пластичної деформації при постійному (нижчий за межу текучості) напруженні. Обмеження швидкості повзучості досягається застосуванням жароміцних матеріалів.
Довговічність деталей, що працюють в атмосфері нагрітих сухих газів або рідких електролітів, залежить відповідно від швидкості хімічної або електрохімічної корозії. Працездатність у таких середовищах зберігають жаростійкі і корозійностійкі матеріали.
Таким чином, працездатність матеріалу деталі в умовах експлуатації характеризують такі критерії конструкційної міцності:
1) критерії міцності ?в, ?0,2, ?-1, які при заданому запасі міцності визначають допустимі робочі напруження, масу і розміри деталей;
2) модуль пружності Е, який при заданій геометрії деталі визначає величину пружних деформацій, тобто її жорсткість;
3) пластичність ?, ?, ударна в'язкість КСТ, КСV, КСU, в'язкість руйнування К1с, температурний поріг холодноламкості Т50, які оцінюють надійність матеріалу в експлуатації;
4) циклічна довговічність, швидкості зношування, повзучість, корозійна стійкість, що визначають довговічність матеріалу.
