Ползучесть и длительная прочность
Если дать характер изменения удлинения образца во времени после приложения нагрузки прн высоких температурах, то получим зави свмость, показанную на рис. 1. Кривую, описывающую все стадии испытания образца, можно разбить иа три участка. На первом удлинение быстро достигает определенного значения. Это область неустановившейся ползучести. Скорость ползучести, определяемая как de/dx, здесь все время падает. На втором участке, называемом областью установившейся ползучести, скорость ползучести остается постоянной. На третьем участке скорость ползучести непрерывно возрастает вплоть до разрушения металла.
В зависимости от испытываемого материала, температуры ис« пытаиия в напряжений соотношение участков может меняться в широких пределах, так же как и деформация е, приводящая к разрушению. При больших напряжениях и высоких температурах участок II установившейся ползучести уменьшается, а скорость ползучести увеличивается, так что участок II часто бывает трудно выделить. В этом случае говорят уже ие об испытании иа ползучесть, а об испытаниях на длительную прочность.
Если говорить о первой и второй стадиях ползучести, то можно сказать, что при испытаниях иа ползучесть механизм деформации в основном связан с перемещением дислокаций. При высоких и низких температурах взаимодействие дислокаций между собой, а также с частицами второй фазы, границами зерен и субзереи сопровождается наклепом металла, металл упрочняется. Если температуры относительно низкие, то это приводит к повышению сопротивления ползучести. Если температуры достаточно высокие, то поперечное скольжение, переползание и аннигилирование дислокаций уменьшает эффект упрочнения.
Помимо внутризерениого скольжения, при высоких температурах заметную роль играет проскальзывание одного зерна относительно другого. Исходя из механизма деформации при ползучести, можно полагать, что сопротивление ползучести определяется сопротивлением решетки, зависящим от легирования, субструктурой в исходном состоянии, субструктурой, формирующейся в процессе скольжения, выделениями второй фазы и структурой границ зереи. Как правило, чем выше уровень легирования твердого раствора, тем выше сопротивление ползучести, однако ие все элементы действуют в • одинаковой степени. Для железа и никеля наибольший эффект наблюдается при легировании их хромом, молибденом и вольфрамом.