Вязкость – способность материалов сопротивляться хрупкому разрушению при низких температурах.
Количественной характеристикой вязкости является ударная вязкость.
За величину ударной вязкости принимается отношение величины работы, затраченной на разрушение образца, к площади поперечного сечения образца в месте надреза.
Ударная вязкость обозначается КСU,размерность [Дж/см2].
KCU = A/S
где А — работа, затраченная на разрушение образца,
S — площадь поперечного сечения в месте надреза,
А = А3 тр+Ар тр,
где А3 тр — работа на зарождение трещины, а Ар тр — работа на развитие
трещины
В зависимости от вида надреза образца ударная вязкость может обозначаться:
KCU – в случае U- образного надреза;
KCV -- в случае V- образного надреза;
КСТ -- в случае надреза в виде трещины.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Эти свойства определяют в зависимости от условий работы того или
иного агрегата, детали, изделия. Помимо основных характеристик механических свойств, в каждом конкретном случае дополнительно оценивают количественные характеристики свойств эксплуатационных.
К эксплуатационным свойствам относятся хладноломкость, жаростойкость, жаропрочность, усталость, износостойкость.
Хладноломкость.
Хладноломкость – склонность металлов и сплавов к хрупкому разрушению при низких температурах.
Для оценки хладноломкости обычно проводят испытания серии образцов при различных температурах и определяют изменение значений ударной
вязкости. С понижением температуры по мере перехода материала в хрупкое состояние ударная вязкость понижается. Кривые зависимости ударной вязкости от температуры называют сериальными кривыми хладноломкости. С помощью этих кривых определяют температурный порог хладноломкости, соответствующий предельному безопасному значению ударной вязкости KCU.
Оценку хладноломкости также проводят по виду излома образцов после ударных испытаний. Определяется соотношение площадей вязких и хрупких участков в изломе образцов. Обычно за порог хладноломкости принимают температуру, при которой доля волокнистой составляющей структуры равна 50%.
Таким образом, количественной характеристикой хладноломкости является порог хладноломкости – температура, соответствующая доли вязкого разрушения, равной 50%.
Порог хладноломкости обозначается Т50.
При температурах эксплуатации ниже порога хладноломкости металл применять не следует.
Жаропрочность.
Жаропрочность - способность материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при высоких температурах.
Основными критериями для оценки жаропрочных свойств являются: высокотемпературная прочность, предел длительной прочности и предел ползучести.
Учитывая, что при высоких температурах прочностные характеристики металлов и сплавов значительно снижаются, дополнительно для жаропрочных материалов вводятся следующие количественные характеристики:
Высокотемпературная (горячая) прочность – максимальное напряжение, которое выдерживает образец при рабочей температуре.
Обозначается σtв.Измеряется в МПа.
-- Предел длительной прочности – напряжение, которое приводит к разрушению образца при рабочей температуре за время, соответствующее условиям эксплуатации.
Обозначается σtτ.Измеряется в МПа.
Материалы, работающие в условиях высоких температур при одновременном воздействии внешних нагрузок, подвержены еще и такому явлению как ползучесть.
Ползучесть - медленная пластическая деформация материала под нагрузкой, не превышающей предела текучести, приводящая к разрушению при высоких температурах.
Опасность разрушения материалов, работающих при высоких температурах, вследствие ползучести распространяется практически на все жаропрочные материалы. В связи с этим, важным критерием, оценивающим рабочие свойства металлов при высоких температурах, является предел ползучести.