Конструкционные материалы и критерии их выбора.
При выборе конструкционных материалов для изготовления машин и аппаратов химического производства следует обращать внимание на следующие факторы, которые разделяются на следующие группы:
1. факторы, которые зависят от внешних рабочих условий (температура, среда, давление);
2. факторы, которые связаны со свойствами самого материала.
I. механические характеристики материалов:
· σв – временное сопротивление разрушению;
· σт – предел текучести материала;
· ε – относительное удлинение после разрушения;
· ψ – относительное сужение материала после разрушения.
σв, σт – характеристики прочности материала,
ε, ψ – характеристики пластичности материала.
Пластичный материал. Хрупкий материал.
Для всех пластичных материалов допускаемое напряжение рассчитывается по пределу текучести ,
для хрупких материалов – по пределу прочности .
С повышением температуры значения характеристик прочности снижаются и поэтому в качестве критерия, определяющего допускаемые напряжения, следует использовать иные характеристики.
Порогом для выбора напряжений служит:
а) для углеродистой стали t = 380 0С;
б) для легированной стали – t = 420 0С;
в) для высоколегированной стали – t = 525 0С.
При превышении указанного порога допускаемые напряжения выбираются:
1. По пределу ползучести.
Ползучесть –способность стали медленно непрерывно (пластически) деформироваться при высоких температурах под действием постоянной нагрузки.
Экспериментально вычисляется скорость ползучести ,
где Δl – абсолютная деформация образца;
l – расчетная длина образца;
τ – время за которое произошла деформация.
Условным пределом ползучестиназывают общую деформацию ползучести, приравнивая ее 1% от расчетной длины за определенное время.
За время обычно берут 104 или 105 часов.
Пределом ползучестиназывают относительную скорость ползучести ( ). В справочниках обозначается:
2. По пределу длительной прочности.
В том случае, если деформация образца не существенна, а конструкция работает при повышенных температурах под напряжением, в качестве критерия для выбора допускаемого напряжения берется предел длительной прочности – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую при испытаниях выдерживает образец не разрушаясь (условия испытания: повышенные напряжение и температура).
3. Релаксация.
Под релаксацией понимается самопроизвольное снижение напряжений при высокой температуре. Отличие релаксации от ползучести заключается в том, что при релаксации общая деформация детали постоянна, а напряжение в ней непрерывно падает, в то время как при ползучести – напряжение постоянно при непрерывно падающей деформации.
Закон релаксации.
Скорость релаксации представляет собой уменьшение напряжения в детали. ,
где , – напряжение на начало, конец работы;
II.Физические характеристики:
· Ударная вязкость аn;
· Коэффициент температурного расширения α.
III.Характеристики, обеспечивающие упругость материалов:
· Модуль нормальной упругости (модуль Юнга) Е;
· Коэффициент Пуассона μ;
· Модуль касательной упругости G.
Дата добавления: 2019-02-07; просмотров: 766;