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关于蠕变强度温度对人孔金属材料的力学性能影响

发布时间:2020-07-30点击量:1

人孔钢铁材料所受重复或交变应力σ与其断裂前所能承受的应力循环次数N有关。两者之间的关系曲线称为疲劳曲线,如图1-7所示由曲线可以看出,应力值σ越低,则断裂前的循环次数N越多,当应力降到某一定值后,疲劳曲线与横坐标轴平行,即表示当应力达到此值时,材料可经受无数次循环应力而不断裂。人孔金属在无数次交变载荷作用下不致引起断裂的最大应力,称为“疲劳强度”。当交变应力是对称循环应力时,疲劳极限用符号a1表示,对钢铁来说,当N达到107周次时,曲线便出现水平线,所以把经受107次循环而不破坏的最大应力定为钢铁的疲劳强度。钢的O1约为Rn的一半。有色金属循环次数取10°次。为了提高零件的疲劳强度,除在设计时应考虑结构形状,避免应力集中外,还可以通过提高零件的表面质量,如减少表面粗糙度、表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等措施来达到目的。

  高温力学性能,蠕变强度温度对人孔金属材料的力学性能影响很大,一般随着温度升高,金属材料强度降低、塑性增加,并且在高温下载荷持续时间对力学性能影响也很大,高温下钢的抗拉强度随载荷持续时间的增长而降低,如20钢在450℃时的瞬时抗拉强度为33 kgf/mm2,但当试样承受23 kgf/mm2的应力时,应力持续300h左右便断裂了。在工业应用中,汽车发动机中的很多零件都是长期工作在高温条件下,高压蒸汽锅炉、汽轮机、燃气轮机、柴油机、化工炼油设备以及航空发动机中很多机件也是长期运转于高温条件下。金属在长时间的恒温、恒应力作用下会发生蠕变,即虽然应力小于屈服强度,但仍然会缓慢地产生塑性变形。由于这种变形而导致的材料断裂称为蠕变断裂。蠕变在低温下也会产生,只是变形量不大,但当温度超过0.37m(绝对温度表示的熔点)时蠕变现象将较为显著。碳钢温度超过300℃、合金钢温度超过400℃时,就必须考虑蠕变的影响。蠕变强度是指在高温长时间负荷作用下,材料对塑性变形的抗力指标,是给定温度下、规定时间内,使试样产生一定蠕变量的应力值。表示方法:o0e=100MPa,表示在500℃温度下,10万小时后变形量为1%的蠕变强度为100MPa。

  持久强度与人孔高温硬度蠕变强度表征了人孔材料在高温长期载荷作用下对塑性变形的抗力,但不能反映断裂时的强度和塑性。为了使零件在高温长时间使用时不破坏,要求材料具有一定的持久强度。与室温下的抗拉强度相似,持久强度是材料在高温长期载荷下抵抗断裂的能力,是在给定温度T和规定时间t内使试样发生断裂的应力。金属材料的高温硬度,对于高温轴承及某些工具材料等是重要的质量指标。高温下金属材料的硬度值随承载时间的延长而逐渐下降。获得高温硬度的试验因试验温度不同而不同:试验温度不高时,用布氏、洛氏和维氏试验法测得;试验温度较高时,多采用特制的高温硬度计;温度不超过800℃时,压头采用金刚石圆锥(维氏和洛氏)和硬质合金球(布氏和洛氏):温度更高时,压头采用人造蓝宝石、刚玉或其他陶瓷材料。