Прочность является одним из важнейших механических свойств материалов, обеспечивающих надёжность будущих изделий и конструкций. Оно отражает способность оказывать сопротивление деформации и разрушениям, т.е. показывает, насколько материал сможет выдерживать нагрузки (температуры, физическое воздействие, действие магнитного поля и т.п.), не разрушаясь при этом.
На практике важное значение уделяется пределам данного показателя. Есть кратковременное сопротивление, а есть – длительное. Первый определяется путём проведения испытаний на растяжение. Длительной прочностью называют сопротивление разрушениям в условиях ползучести.
Особенности длительной прочности и показателя её предела
Данное свойство характеризует поведение материала в условиях повышения температуры. Наличие её предела ограничивает ресурс изделий и конструкций, поэтому необходимо учитывать допустимое время нагрузки для обеспечения моделям прочностной надежности.
Предел длительной прочности — это то максимальное напряжение, после достижения которого материал подвергается разрушению, но не ранее заданного времени. Рассмотрим показатель на примере одного из востребованных жаропрочных сплавов никеля — ХН77ТЮР. Проведённые испытания показали, что при повышении температуры до семисот градусов и заданном времени в тысячу часов, предел длительного сопротивления составит 330 Н/мм². И тут ключевым моментом является именно временной промежуток воздействия, т.к. испытания на кратковременных нагрузках дали результаты в 560 Н/мм², 830 Н/мм².
Предел длительной прочности в большинстве случаев оказывается при кратковременном нагружении существенно ниже предела текучести материалов.
Проведение испытаний. Диаграммы. Разъяснения
Испытания на вычисление предела длительной прочности проводят на испытательных агрегатах тех же самых, что активно используются для определения такой величины как ползучесть, но только в этом случае образец доводится до состояния полного разрушения. Пробы проводятся минимум на десяти образцах, для которых изменяется величина напряжения, но температура держится на постоянном заданном уровне. Далее по полученным данным строится диаграмма, отражающая изменения: по оси У – напряжение, по оси Х – время до разрушения.
Построенные диаграммы позволяют быстро и точно установить предел длительной прочности, т.е. узнать напряжение, способное при постоянной температуре довести металл (сталь, сплав) до полного разрушения. Это и нужно для определения срока службы детали, изделия, металлоконструкции.
Для определения пределов и возможной продолжительности эксплуатации проводят изучение колебания от пары часов до нескольких лет. Для авиационных двигателей, например, больше внимание уделяется испытаниям при кратковременных нагрузках, а уже после них – на продолжительных. В то же время металлоконструкции для металлургической промышленности и строительства должны быть тщательно изучены на длительные прочностные способности.
