经济学 金属高温力学性能

1、第八章，金属高温力学性能，第一节金属的爬行现象第二节蠕变变形与蠕变破坏反应历程第三节金属高温力学性能指标及其影响因素，金属高温力学性能，概要，高温下钢的极限拉伸强度也随负荷持续时间的增加而降低。 根据试验，2.0钢450时的短时间拉伸强度为320mpa，试料受到225mpa的应力时，如果将在300h断裂的应力降低到115mpa左右，则即使持续10000h也能使试料断裂。 在高温短时间的负荷下金属材料的塑性增加，但在高温长时间的负荷下塑性显着降低，缺口易感性增加，多呈现脆性破坏现象。 此外，温度和时间的协同效应也影响金属材料的破坏途径。 图8.1的温度和变形速度对金属断裂路径的影响b )变形速度

2、对te的影响、相同材料的蠕变曲线根据应力的大小和温度的高低而不同。 在一定温度下使应力变化，或者在一定应力下使温度变化时，蠕变曲线的变化分别成为图83 a、b。 图8.3的应力和温度对蠕变曲线的影响a )在一定温度下使应力变化() b )在一定应力下使温度变化()，由此可知，在应力小时或温度低时，蠕变第二阶段的持续时间长，可能不发生第三阶段。 相反，应力大或温度高时，蠕变第二阶段较短，完全消失，试料在短时间内断裂。 第二节蠕变变形与蠕变断裂反应历程、一、蠕变变形反应历程(一)变位蠕变(二)扩散蠕变(二)扩散蠕变二、蠕变断裂反应历程、一、蠕变变形反应历程、图8.6楔形裂纹形成像a )晶界滑动b

3、)楔形裂纹形成、图87耐热合金中的楔形裂纹形成、图发现晶界空洞对材料在高温下使用的温度范围和寿命很重要。 在裂纹形成后，进一步由于晶界的滑动、空穴的扩散和空洞的连接而扩展，最终沿着结晶被破坏。 由于蠕变断裂主要发生在晶界，晶界的形态、晶界上的析出物和杂质会偏在，粒径和粒度的均匀性对蠕变断裂有很大影响。 一、蠕变极限二、耐久强度极限三、残馀应力四、影响金属高温力学性能的因素、第三节金属的高温力学性能指标及其影响因素、一、蠕变极限、二、耐久强度极限、设计寿命数百数千小时的工件，材料的耐久强度极限可直接在同一时间内试验确定。 但是，对于设计寿命数万至数十万小时的零配件，与蠕变试验类似，制作了一般应力

4、大、破坏时间短(数百至数千小时)的试验数据。 在lg-lg坐标图上回归为直线，用尺外推法求出数万到数十万小时的耐久强度极限。 图812是12crlmov钢在580和600时的持续强度曲线图。 由图可知，试验的最长时间为1万小时(实线部分)，但尺外推法(折断线部分)可得到1.0万小时的耐久强度极限值。 例如，12crlmov钢在580、100000h下的耐久强度极限为89mpa。 图812crmov钢的耐久强度线图、三、残馀应力、残馀应力sh是做评估金属材料的应力松驰稳定性的指标。 对不同的金属材料或同一材料进行不同的热处理，在相同的试验温度和初始应力下，经过规定时间后，残馀应力越高，其松弛稳定

5、性越好。 (一)由于合金化学成分的影响，合金中含有形成分散相的合金元素体时，分散相会强烈阻碍位错的滑移，因此是提高高温强度的更有效的方法。 如果在合金中添加使晶界扩散激活能增加的元素体(例如硼、稀土类等)，则可以阻碍晶界的滑动，使晶间裂纹面的表面能增大，因此对于蠕变极限、特别是耐久强度极限的提高是有效的。(二)影响熔化期工艺的耐热钢或高温合金对熔化期工艺要求高。 钢中的夹杂物和冶金缺陷使材料的耐久强度降低到极限。 高温合金对杂质元素体和瓦斯气体的含量要求更加严格，常存杂质除硫、磷外，即使含有金属铅、锡、砷、锑、铋等，即使其含量仅为十万分之几，如果偏重晶界，晶界也会严重减弱，导致热强度急剧降低，

6、产生渗色(3)热处理工艺的影响，1 )拉伸-拉伸曲线与拉伸曲线的相互转换，掌握变形过程的不同阶段和强度指标2 .掌握金属弹性变形的本质及其影响因素、滞弹性过程、塑性形变方式和指标、金属的破坏类型、解理破坏特征3 .掌握不同硬度的表示方法和意义、间隙效应。 4 .掌握冲击韧性及其表示方法5 .掌握低温脆性现象、强韧脆性转变温度及其影响因素6 .掌握线弹性断裂力学裂纹的分析方法和判断标准7 .掌握应力场强度因素、断裂韧性及其影响因素。 8 .掌握典型裂纹应力场强度因子的计算公式。 9 .学会进行材料的破坏失效分析。 掌握1.0、金属疲劳现象和破坏特征的1.1 .疲劳裂纹传播速率曲线和疲劳裂纹扩展阈值。 1.2 .掌握应力腐蚀的发生条件、破坏反应历程、抵抗力指标的1.3 .掌握氢的迟延破坏与应力腐蚀破坏的异同点(龟裂发展