Характеристики материала

Влияние температуры и фактора времени на механические

Все сказанное выше о свойствах материалов относилось к испытаниям в так называемых нормальных условиях, т.е. при температуре 20°С и при сравнительно небольших скоро­стях изменения нагрузок и удлинений, которые обеспечивают­ся обычными испытательными машинами. Нормальной скоро­стью деформации считается dε/dt = 0,01.. .3 мин^-1.

Диапазон температур, в пределах которого реально рабо­тают конструкционные материалы, выходит далеко за рамки указанных нормальных условий. Есть конструкции, где мате­риал находится под действием чрезвычайно высоких темпера­тур, как, например, в стенках камер воздушно-реактивных и ракетных двигателей. Имеются конструкции, где, напротив, рабочие температуры оказываются низкими. Это - элементы холодильных установок и резервуары, содержащие жидкие га­зы.

В широких пределах изменяются также и скорости нагру­жения, и время действия внешних сил. Есть нагрузки, дей­ствующие годами, а есть такие, время действия которых ис­числяется миллионными долями секунды. Понятно, что в зависимости от указанных обстоятельств механические свойства материалов будут проявляться по-раз­ному.

 

Рис. 7 Изменение механических характеристик с повышением температуры

 

На рис. 7 показана зависимость от температуры моду­ля упругости Е, предела текучести, временного сопроти­вления и удлинения при разрыве для малоуглеродистой стали в интервале 0…500°С. Как видно из приведенных кри­вых, модуль упругости в пределах 0…300°С практически не меняется. Более существенные изменения претерпевают предел прочности и удлинение, причем имеет место, как говорят, "охрупчивание". При дальнейшем уве­личении температуры пластические свойства стали восстана­вливаются, а прочностные показатели быстро падают. Температура вязко-хрупкого перехода оказывает значительное влияние на долговечность детали при циклическом нагружении, в связи с чем ее различными операциями стараются смещать в нерабочую зону.