загрузка...
 
10.5 Поняття про живучість металу
Повернутись до змісту

10.5 Поняття про живучість металу

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.



загрузка...