Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Строительная энциклопедия

М

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

 

Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

С повышением температуры механические свойства, характеризующие прочность материала, понижаются, а пластические свойства — увеличиваются. Многие материалы претерпевают при высоких темп-рах физико-химич. превращения (выделение упрочняющих фаз, коагуляция и растворение фаз, окисление, в особенности границ зерен и др.). В зависимости от характера этих превращений могут наблюдаться заметные отклонения в температурном ходе кривых прочности и пластичности, а также меняться характер разрушения. Выделение охрупчивающих фаз по границам зерен в определенном интервале темп-р может привести при этих темп-рах к переходу от разрушения по телу зерна к межзеренному с заметным понижением пластичности. Явление перестаривания (см. Старение алюминиевых сплавов) в алюминиевых сплавах приводит к значительному понижению удлинения при разных (в зависимости от состава сплава) темп-рах в интервале 150—250б. Снижение пластичности при нек-рых темп-рах наблюдается также у многих медных сплавов, сталей, титановых сплавов и др. Из характеристик прочности наиболее сильно зависят от темп-ры статические свойства, характеризующие сопротивление пластич. деформации — твердость, пределы прочности, текучести. В зависимости от особенностей сплава наблюдаются как случаи более резкого понижения с температурой предела текучести по сравнению с пределом прочности, так и противоположные.

В конструкционной малолегированной стали, напр., предел прочности до темп-ры 300—350° практически не меняется, в то время как предел текучести снижается на 15—20% . У материала из спеченной алюминиевой пудры САП-3, напротив, повышение темп-ры до 250° вызывает заметное (на 40%) падение сг&, тогда как предел текучести при этом практически не снижается. Значительно меньше влияет темп-ра на сопротивление отрыву и структурно-нечувствительные свойства — модули нормальной упругости и сдвига. С повышением темп-ры модуль сдвига снижается несколько сильнее модуля нормальной упругости, коэфф. Пуассона при этом растет. Для сохранения прочности при высоких темп-pax наибольшее значение имеют такие физич. свойства, как энергия межатомной связи и темп-ра плавления металла. Поэтому сплавы на основе тугоплавких металлов (W, Мо и др.) меньше разупрочняются с темп-рой, чем сплавы на основе никеля и железа, к-рые в свою очередь превосходят в этом отношении, напр., сплавы магния — элемента, имеющего наиболее низкие темп-ру плавления и энергию сил сцепления из всех металлов, служащих основами конструкционных сплавов.

 

 

Механич. свойства сплавов на одной и той же основе можно в значительной мере улучшить путем легирования (см.

Для конструктора эффективность применения того или иного материала для эксплуатации при высоких темп-pax определяется не только абсолютными значениями его модулей упругости, пределов прочности и текучести; решающее значение имеет прочность удельная и жесткость удельная материалов. По удельной прочности при кратковременных нагрузках оптимальными являются: алюминиевые сплавы до темп-ры 150—175°, высокопрочные стали при темп-pax до 300—350°, стали переходного класса при темп-рах 500—550°, сплавы на никелевой основе в интервале темп-р 600—1000°, сплавы на основе тугоплавких металлов при темп-рах 1000° и выше. Титановые и магниевые сплавы представляют особый интерес в связи с их высокой удельной жесткостью.

Увеличение времени действия нагрузки при высоких темп-рах приводит к разупрочнению металлов и сплавов, а во многих случаях и к потере ими пластичности. Степень разупрочнения при данной темп-ре зависит от особенностей сплава, так что в нек-рых случаях материалы, обладающие более высоким сопротивлением ползучести и разрушению при сравнительно коротком времени действия нагрузки, в условиях длительного нагружения уступают или становятся равными ранее менее прочным сплавам.

Весьма важной хар-кой конструкционных материалов является отношение предела текучести к пределу прочности (ao,dab)i определяющее, по существу, величину коэфф. безопасности, к-рым может задаться конструктор при проектировании сплавов оказывается значительно меньше, что дает возможность в соответствующих случаях использовать сплавы определенной группы для работы при более высоких темп-рах. Сопротивления ползучести и разрушению зависят от вида на

пряженного состояния. Имеются данные, что ползучесть деформированных металлов усиливается при сжатии по сравнению с растяжением, тогда как у литых это явление выражено слабо. При высоких темп-рах и статич. нагрузках металлич. сплавы обычно или не обнаруживают чувствительности к надрезу или же она проявляется слабо (см. Длительная прочность), что, по-видимому, связано с уменьшением деформированного объема в присутствии надреза.

Влияние масштаба на пределы ползучести и длительной прочности изучено недостаточно. Имеются данные, что с увеличением диаметра стержня длительная прочность возрастает и скорость ползучести уменьшается, а с увеличением длины стержня, напротив, долговечность снижается. Понижение длительной прочности с уменьшением диаметра стержня связывают с отрицательным влиянием наклепа поверхностного слоя образцов при их изготовлении и более сильным проявлением в данном случае окисления границ зерен. Влияние наклепа на ползучесть и длительную прочность зависит в первую очередь от рабочей темп-ры детали: наклеп может оказаться полезным при сравнительно низких темп-рах; при темп-рах, при к-рых наклеп ускоряет процессы диффузии и делает структуру сплава менее стабильной, скорость ползучести под влиянием наклепа усиливается, а длительная прочность снижается. Особое значение для прочности при высоких темп-рах имеет состояние поверхностного слоя, чистота поверхности, остаточная напряженность, присутствие наклепа и др. Положительно влияет электрополирование, отжиг для снятия остаточных растягивающих напряжений.

Обычно механич. свойства при высоких темп-рах определяются в атмосфере воздуха. В вакууме, в атмосфере нейтральных газов, в жидких металлах и др. сопротивление ползучести и разрушению (длительная прочность) может существенно измениться. Установлено, что при высоких (для данного сплава) темп-рах и небольших напряжениях скорость ползучести в атмосфере воздуха меньше, чем в вакууме, вследствие испарения металла. Напротив, при низких темп-рах и высоких напряжениях длительная прочность и сопротивление ползучести в вакууме выше, т. к. вакуум защищает металл от окисления. Контакт материалов с жидкой металлич. средой, уменьшающей его поверхностную энергию, приводит к уменьшению сопротивления отрыву и, как следствие, длительной прочности. Отрицательное действие жидкой среды проявляется при таких значениях темп-ры, напряжения и длительности действия нагрузки, когда сопротивление отрыву становится ниже сопротивления пластической деформации. Сопротивление ползучести и разрушению при статич. нагрузках изменяется под влиянием облучения. Характер этих изменений зависит от источников облучения, темп-ры испытания и уровня приложенных напряжений. При не очень высоких для данного материала темп-рах ползучесть может уменьшиться благодаря препятствиям, к-рые оказывают ей внедренные атомы; но при облучении, с др. стороны, увеличивается общее количество вакансий и, как следствие, коэфф. диффузии, что при определ. условиях может привести к усилению ползучести. Под влиянием облучения понижается сопротивление отрыву; при значительном понижении последнего может наступить преждевременное разрушение при длительных нагрузках. Экспериментально установлено, что облучение монокристалла цинка а-частицами уменьшает скорость ползучести, а облучение нейтронами увеличивает ее. Ползучесть алюминия при 50° не изменяется под влиянием нейтронного облучения потоком 1,3-1012 н/см2. Пределы прочности деформированных жаропрочных сплавов — Инконель, Инконель X, Хастелой С — увеличиваются на 40—45% под влиянием облучения нейтронным потоком (4—5) 1019 н/см2 при сравнительно небольшом снижении удлинения.

Сопротивление усталости при повышении темп-ры снижается, однако в меньшей мере, чем длительная прочность, так что с нек-рой темп-ры предел длительной прочности становится ниже предела выносливости. Небольшое снижение предела выносливости в довольно широком интервале темп-р характерно для многих конструкционных материалов — сталей, жаропрочных сплавов, алюминиевых сплавов и др. (см. Механические свойства при повторных нагрузках).

 

 

  ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД Абразивность горных ...

Механические свойства пород можно подразделить на прочностные, упругие и др.
Прочность характеризует сопротивляемость породы
bibliotekar.ru/spravochnik-71/10.htm

 

  механические свойства заполнителя. Заполнители

Представляют интерес и некоторые другие механические свойства заполнителя,
особенно в тех случаях, когда бетон на этом
bibliotekar.ru/beton-5/39.htm

 

  ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ. Строительные материалы

Исследования образцов древесины сосновых свай из сооружений Бакинского порта,
пробывших в воде около 30 лет, показали, что ее механические свойства сильно ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-32/33.htm

 

  МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Строительные материалы

Свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений,
возникающих от нагрузок, влияния температуры,
www.bibliotekar.ru/spravochnik-32/5.htm

 

  МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ. Сталь и ...

Механические свойства алюминиевых сплавов зависят от химического состава и
условий их обработки. По абсолютным величинам ( II) они близки к сталям

 

  СТРОЙМАТЕРИАЛЫ: Механические свойства стройматериалов

Механические свойства отражают способность материала сопротивляться силовым,
тепловым, усадочным или другим внутренним напряжениям без нарушения ...
bibliotekar.ru/spravochnik-33/18.htm

 

  Механические свойства твердых тел - твердые и мягкие тела, вязкие ...

При применении твердых строительных материалов, а также при их переработке
необходимо учитывать их механические свойства.

 

  Физико-механические свойства бетонов. Марки бетонов, классы

Класс бетона - численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с
гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95).

 

  ДРЕВЕСИНА. Механические свойства древесины. Прочность древесины

А. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА · Б. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ И РАСТВОРОВ · В. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ТЕПЛА · Г. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/121.htm

 

  МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА

2.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА ... Придающие бетону специальные свойства · Полифункционального действия · Комплексные добавки-модификаторы ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-74/47.htm

 

К содержанию книги:  Энциклопедия строителя. Словарь строительных терминов

 

Смотрите также:

 

 

Последние добавления:

 

Кузнечно-штамповочное оборудование   Прокатное производство