Длительная прочность и ползучесть чугуна

21.10.2019

Механические свойства при нормальной температуре практически почти не зависят от времени, но указанный фактор приобретает важное значение при повышенных температурах (для чугуна — в области температур выше 300—400° С). В этих условиях приходится интересоваться не столько кратковременной прочностью, сколько длительной прочностью и ползучестью, которые в совокупности характеризуют жаропрочность сплава. В общем случае, как известно, изменение скорости пластических деформаций в процессе длительной нагрузки происходит по сложной кривой: сначала она уменьшается («первичная» или «переходная» стадия), потом сохраняется на постоянном уровне («вторичная» или «устойчивая» стадия), а затем иногда возрастает но времени вплоть до разрушения («третичная» стадия). Однако во многих случаях кривая ползучести упрощается, та или иная стадия исключается и разрушение может произойти в любом периоде. В частности, установлено, что «третичная» стадия наблюдается только при увеличенном напряжении и при структурных превращениях в процессе испытания. Существуют разные методы испытания ползучести; наиболее распространенный и близкий к реальным условиям — изотермический метод, характеризующийся постоянством температуры и напряжения и переменной скоростью деформирования. Математическое изображение первых двух стадий дано Андраде в следующем виде:
Длительная прочность и ползучесть чугуна

Устойчивая стадия, которая обычно и кладется в основу расчета конструкций, работающих при повышенных температурах, должна быть такой, чтобы общая пластическая деформация за время службы машины не превышала определенного значения, например 1%. При службе машины в течение 100 000 ч (около 11 лет) допустимая скорость деформации определится тогда:

В менее ответственных случаях допускается до 10в-4%/ч, что составляет около 1% в год. Скорость ползучести резко возрастает с температурой и напряжением, причем первый фактор действует сильнее второго. Так, например, для серого чугуна (ов = 25 кГ/мм2) определено:

К тому же выводу приводят данные по длительной прочности чугуна, представленные на рис. 196. На основе кривых ползучести можно определить предел ползучести, т. е. напряжение, которое обусловливает допустимую по нормам скорость деформации при заданной температуре, а по скорости ползучести или длительной прочности нетрудно рассчитать отливку, работающую при повышенной температуре. При этом важной характеристикой сплава является также ресурс пластичности ер

где тсл — срок службы отливки. Интересно, что ресурс пластичности высокопрочного чугуна возрастает во времени. Так например, по исследованиям чугун С исходным удлинением 3% характеризовался ресурсом пластичности 4% при испытании на ползучесть в течение 10 000 ч и 15% при испытании в течение 100 000 ч. Такое увеличение пластичности во времени в условиях ползучести, наряду с высоким сопротивлением ползучести, является важным конструкционным преимуществом этого чугуна перед сталью.

Длительная прочность и сопротивление ползучести в сильной степени зависят от структуры и типа чугуна. Рис. 197 и 198 иллюстрируют преимущества шаровидного графита и перлитной матрицы в этом отношении, причем грубопластинчатый перлит превосходит по сопротивлению ползучести мелкопластинчатый и тем более зернистый. По-видимому, наилучшая корреляция наблюдается обычно между сопротивлением ползучести и прочностью, однако далеко не всегда, в чем можно убедиться, если сравнить поведение перлитных чугунов разной дисперсности.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна