Ползучесть металла – это медленная деформация твердого тела, которая происходит со временем под действием постоянной нагрузки или механической силы. Различают несколько стадий:
- мгновенный момент разрушения;
- участок с возрастающей скоростью повреждений;
- стадия с постоянной ползучестью;
- период с затухающими деформациями.
С помощью эмпирических формул выявляется зависимость ползучести металлов от температуры, напряжения и времени.
Методы определения ползучести материалов
Испытание на выявление описываемого эффекта в условиях лаборатории можно провести только в течение конкретного временного промежутка. Некоторые комплектующие механизмов работают десятки лет, поэтому при построении кривой ползучести показания экстраполируют.
Продолжительность каждой стадии зависит от температуры и приложенной нагрузки. Иногда переход из одной фазы в другую выделить крайне сложно. Процесс характерен для всех материалов. В металлах зависимость нелинейная и чаще всего при высоком нагреве. Для свинца и меди может наступать при обычных температурах. Наиболее ощутимые изменения наблюдаются в бетонных конструкциях, полимерах.
Метод на определение описываемого процесса заключается в том, что на образец воздействуют растягивающей нагрузкой при фиксированной температуре в испытательной машине. Результаты представляют в виде графиков. Для вычисления числовых показателей используют соответствующие формулы.
Факторы, влияющие на ползучесть
Многочисленные исследования в области металлургии свидетельствуют о том, что развитие ползучести зависит от таких факторов:
- структурные особенности конкретных образцов (могут различаться в зависимости от места изъятия – например, продольный или поперечный срез);
- химический, фазовый состав, тип кристаллической решетки;
- жаропрочные сплавы менее подвержены деформациям;
- вибрация может ускорять процесс разрушения;
- внешние условия, в которых находятся комплектующие механизма (тип установки, точность измерений, воздействие побочных факторов);
- примененное напряжение.
Параметр важен при расчете металлических конструкций, чтобы за время службы изделие не получило больших разрушений. К деталям, работающим в условиях высокого нагрева, должна прикладываться нагрузка, не превышающая предельно допустимую.
Интерес представляют данные, характеризующие скорость ползучести при контакте жидкого металла с твердым. Монокристаллы цинка покрывали расплавленным оловом химическим или электролитическим способом. Далее воздействовали температурой и напряжением. Результаты свидетельствовали о том, что скорость разрушения металла возрастала по сравнению с данными, полученными на воздухе.
Единой теории ползучести не существует. На эту тему написано много научных работ, проведены испытания, выявлены определенные закономерности. Процесс тесно соприкасается с механизмом пластичности, в ходе которого образуются упругие и неупругие деформации.
