Жаропрочность и методы ее повышения. Явление ползучести

Жаропрочностью называют способность материала длительное время со­противляться деформированию и разрушению при повышенных температурах. Жаропрочность важна при выборе материала, когда рабочие температуры изде­лий выше 0,3 Г^. Многие детали современных паросиловых установок, металлур­гических печей, двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и других ма­шин разогреваются до высоких температур и несут большие нагрузки. Условия работы деталей различны: основное значение при выборе материала имеют тем­пература, длительность работы под нагрузкой и значение напряжения.

При высоких температурах ускоряются диффузионные процессы, изменя­ются исходная микроструктура и механические свойства материалов. С повыше­нием температуры значительно возрастает число вакансий, увеличивается под­вижность точечных дефектов. Кроме того, диффузия способствует перемещению дислокаций (линейный дефект) путем переползания, что дает им большую «сте­пень свободы», но также наблюдаются частичная аннигиляция дислокаций (дис­локации разного знака взаимно уничтожаются), перераспределение их, что ко­ренным образом меняет первоначальную дислокационную структуру металла.

Длительное время воздействия температуры приводит к существенным структурным изменениям: теряется прочность, полученная при термической обработке (закалка, старение), а также происходит потеря упрочнения, вы­званного пластической деформацией, из-за таких процессов, как возврат и рекристаллизация.

Как уже было сказано, при высоких температурах ослабевают межатом­ные связи у металлов, уменьшаются модуль упругости, временное сопротив­ление и предел текучести.

Чем ниже температура плавления сплава, тем ниже и рабочая темпера­тура. При нагружении материала длительное время в условиях повышенных температур наблюдаются процессы ползучести.

Если при постоянной температуре нагрузить металл постоянно дейст­вующим напряжением даже ниже предела текучести и оставить его в этих условиях длительное время, то металл со временем будет деформироваться с определенной скоростью. Это явление получило название ползучести или крипа.

Такие понятия, как ползучесть и жаропрочность, тесно связаны между собой и отделить их друг от друга не представляется возможным.