螺杆蠕变破坏的特征、失效机理、改进措施

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1905年英国菲利普斯(F.Philips)首先观察到金属丝蠕变问提。1910年英国安德雷德(E.N.da C.Andrade)试验证实几种纯金属具有相同的蠕变特点。1922年英国迪肯森(Dickenson)发表了钢的蠕变试验结果后,你们都认识到高温下承载的金属构件均会蠕变。假如蠕变是金属零件在应力和高温的长期作用下,产生永久变形的失效问提。

晶粒沿晶界滑动产生形变是蠕变的主要机理。当形变温度升高到0.35~0.7Tm(Tm是熔点的绝对温度)时,晶界俯近的薄层区域内处在恢复而软化,形变得以进行。变形后又产生畸变,于是必须再恢复和再软化,以保持形变在哪些地方地方区域中继续进行,这却说所谓的晶界滑动。

假如恢复必须一定温度和时间,因而晶界滑动要在高于某一定温度的条件下也能进行。

金属拉伸蠕变曲线,它分为一个多 阶段:

第一阶段,蠕变宽度由快逐渐变缓,它与晶体不足英文的重新分布有关。

第二阶段,表明硬化与恢复这有两种机理处在平衡情况汇报,蠕变宽度恒定。你你这些 阶段在蠕变的全过程中处在较大的比例。

第三阶段,表现为蠕变宽度加快,此时金属的形变硬化已不足英文以阻止金属的变形,假如有效截面的减小,能够蠕变宽度加快,最后导致 断裂。

本案例介绍了高温炉内支撑系统中的五根螺杆的失效情况汇报。

该炉工作在大慨123000F,棒材料是310型不锈钢。评估的目的是选折 螺杆的失效机理。

螺纹杆断裂

分析工作主要通过通过光学显微镜、扫描电子显微镜(sem)、能谱仪(eds)和显微组织分析(金相学)进行断裂俯近的内部管理裂缝五根螺杆的断裂在宏观上是横向的,沿着螺纹根部。显微断口价值形式为细小的、不规则价值形式的酒窝和小面。哪些地方地方断裂价值形式与沿第二相组织成分的优先断裂一致。断裂表层 的织构表明在材料晶界或晶界俯近有优先的断裂扩展。

金相检验表明,在螺栓杆部的整个承载截面上有高密度的孔洞。孔洞再次出现在奥氏体晶界和组织中的第二相岛处。螺栓杆部材料的微观价值形式在杆部的承载主次也中有 极少量的碳化物。块状碳化物与棒材料的高温降解相一致。

棒料近断口微观价值形式

晶界空洞和断口价值形式是蠕变破坏的价值形式。蠕变是由高温和静态拉伸应力同去作用的渐进破坏机制。断裂的横向方向表明,导致 哪些地方地方失效的应力是由杆部上的拉伸应力引起的。结合其配合螺母的螺纹变价值形式态表明,螺栓杆部假如受到相对较高的拉力。

总之,螺杆的失效机理是蠕变断裂。蠕变断裂是高温环境和持续拉伸力同去作用的结果。螺栓杆部材料持续高温降解,形成极少量碳化物,这也假如是导致 失效的导致 ,没法观察到任何假如导致 故障的制造异常。

提高蠕变抗力的辦法 :

设计方面根据产品的特点,正确地选折 材料和选折 零件尺寸至关重要。

近年来为适应产品的使用温度和负载不断提高的要求,研制出不少新材料,假如也能提供给设计人员使用的蠕变性能数据却不足英文充分。

在你你这些 情况汇报下,一方面有假如再次出现假如设计的应力水平偏高而导致 早期失效。个人面也假如设计过于保守,而造成从从不的浪费。

一般说来,你你这些 失效形式必须较长的时间,假如反应宽度迟缓,有效的辦法 是根据材料蠕变性能的测试和积累,进一步研究决定在使用中严格控制使用条件,是提高产品寿命和可靠性的极为重要的辦法 。加强对正在服役的产品,以及关键零件的质量情况汇报进行监控,是保证产品可靠性的有效辦法 。

相关定义

1.蠕变的定义:氯化氢乙炔气 材料在保持应力不变的条件下,即使应力没法达到屈服宽度,也会慢慢产生塑性变形的问提。

2.蠕变断裂:由蠕变引起的断裂称为蠕变断裂。

3.塑形变形:当施加的应力超过材料的弹性限度假如材料的屈服点,就会处在塑性变形。在外力消失后,物体的塑性形变仍然会保留。

4.热疲劳:金属材料假如温度梯度循环引起的热应力循环(或热应变循环),而产生的疲劳破坏问提,称为热疲劳。

蠕变的小知识

1.蠕变与塑形变形的区别

与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限然后才再次出现,而蠕变假如应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限施加的力时也能再次出现。此时,材料的形变不仅仅由所施加的应力决定,还依赖于应力作用的时间和温度。

2.蠕变和热疲劳之间的关系

假如环境温度的变化,造成材料的膨胀和收缩若受到约束时,在材料内部管理就会产生热应力(又称温差应力)。温度反复变化,热应力也随着反复变化,从而使材料受到疲劳损伤。蠕变会受温度和应力的影响。温度越高或应力越大,蠕变问提越显著。同理蠕变的处在也更容易导致 热疲劳失效。两者是相互能够作用的关系。

3.蠕变机制分类

蠕变机制有扩散和滑移有两种。在外力作用下,质点穿过晶体内部管理空穴扩散而产生的蠕变称为纳巴罗-赫林蠕变;质点沿晶体边界扩散而产生的蠕变称为柯勃尔蠕变。由晶内滑移假如由位错能够滑移引起的蠕变称为滑移蠕变,也称魏特曼蠕变。

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