37. Запасы прочности

Традиционно запас прочности определяется как отношение напряже-ния, вызывающего разрушение (или течение) материала, к расчетному:

где К – коэффициент запаса прочности;

K = σразр/ σрасч

σразр – напряжение, вызывающее разрушение;

σрасч – напряжение, заложенное в расчет детали.

Для статических нагрузок (Кст) применяют обычно Кст ≥ 1,5; для ди-намических Кдин ≥ 3.

38. Огнеупорные материалы и изделия

Огнеупорными называют материалы, применяемые для футеровки (внутренней облицовки) металлургических печей, топок магистралей горячего дутья, разливочных ковшей, нагревательных печей, химических аппаратов, ванн и других устройств.

Огнеупорные материалы подвержены воздействию высоких температур, печных атмосфер, значительной строительной нагрузке, непосредственному или косвенному влиянию обрабатываемого материала.

В связи с этим важнейшими требованиями, предъявляемыми к огнеупорным материалам, являются следующие:

- высокая температура размягчения;

- хорошая стойкость и постоянство объема при резких перепадах температур;

-химическая стойкость в условиях эксплуатации.

39.Проанализировать влияние термообработки (графитизирующий отжиг) на структуру и свойства чугунов.

Графитизирующий отжиг чугуна - это термическая обработка, в результате которой полностью или частично разлагается цементит и образуется свободно выделившийся углерод - графит. Это повышает износостойкость материала, снижает коэффициент трения.

Графитизирующему отжигу подвергаются белые, отбеленные и половинчатые чугуны, в структуре которых углерод полностью или частично находится в связанном состоянии в виде цементита. Свободно выделившийся углерод в результате отжига называется углеродом отжига.

Графитизирующий отжиг заключается в медленном охлаждении изделий с печью. Он улучшает обрабатываемость, уменьшает твердость и повышает пластичность чугунных отливок. Используют обычно для снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием

40. Назовите комплекс необходимых испытаний свойств материалов.

1.Кратковременные испытания на растяжение.

2. Исследование длительной пластичности (деформационной

способности).

Испытания проводят на разрывных или универсальных машинах относительно небольшой разрывной силы. По результатам этих испытаний строят зависимости относительного удлинения от скорости деформации для различных температур.

3. Испытания на термическую усталость.

Явление образования трещин в металле, на который действуют циклически возникающие напряжения при периодически изменяющихся температурах, называется термической усталостью.

Различают две группы испытаний на термическую усталость: с оценкой величины термических напряжений во время цикла; без такой оценки.

Методика испытаний на термическую усталость сводится к следующему. Образцы подвергают нагреву (индукционному, электроконтактному, печному, в расплавах металлов или солей и т.д.). Критерием для оценки сопротивления металла термической усталости обычно служит количество циклических изменений температуры, после которого впервые обнаруживаются трещины.

4. Исследование склонности к тепловой и отпускной хрупкости.

При длительном воздействии высоких температур некоторые стали приобретают хрупкость, которая в обычных условиях работы им не свойственна. Если такую сталь после нескольких сотен или тысяч часов эксплуатации испытать на ударную вязкость при обычной температуре, то окажется, что она резко снизилась по сравнению с исходной. Это явление получило название тепловой хрупкости. Тепловая хрупкость объясняется расслоением твердых растворов по химическому составу у поверхности границ зерен. Определение склонности металла к тепловой хрупкости осуществляется путем нагрева и выдержки в опасном интервале температур, изготовления и испытания ударных образцов, сравнения полученных результатов с исходными.

5. Исследование ползучести.

Задача экспериментальной оценки сопротивления металла ползучести состоит в определении напряжения, вызывающего допустимую величину остаточной деформации детали за срок ее службы. Величину допустимой оста-точной деформации устанавливают в зависимости от условий эксплуатации оборудования и точности сохранения размеров деталей.

6. Исследование длительной прочности.

Для оценки сопротивления сталей и сплавов разрушению при действии постоянной нагрузки и высокой температуры проводят испытания на длительную прочность. По результатам испытаний определяют предел длительной прочности – напряжение, которое вызывает разрушение металла при определенной температуре за установленный срок службы.

7. Определение циклической вязкости.

Под циклической вязкостью понимают способность металлов в необратимой форме, не разрушаясь, поглощать механическую энергию при взаимодействии переменных, циклически повторяющихся напряжений. Величина циклической вязкости характеризуется работой, необратимо поглощаемой металлом на единицу объема за один полный цикл нагружения. Эту работу обычно определяют при изучении свободного затухания колебаний образца, записанного при помощи осциллографа

8. Испытания на прочность при циклически изменяющихся напряжениях.

Высокие температуры оказывают существенное влияние на прочность металла, работающего в условиях циклического нагружения. Предел выносливости конструкционных сталей и сплавов с повышением температуры снижается тем больше, чем значительнее приложение нагрузки. Поэтому характеристики предела выносливости при высоких температурах в известной мере условны и зависят от продолжительности испытания, т.е. от количества циклов нагружения и их частоты.

9. Испытания на релаксацию.

Релаксацией называется явление самопроизвольного снижения напряжений. Причиной релаксации напряжений при высоких температурах является ползучесть, которая, в отличие от обычной ползучести, протекает не при постоянном, а при уменьшающемся напряжении. Широко распространен метод изучения релаксации при изгибающих напряжениях на кольцевых образцах. Напряжения в образце создают путем введения в прорезь клина. Кольцо с клином помещают в печь с заданной температурой на определенное время, затем извлекают из печи и охлаждают. Клин удаляют и измеряют раскрытие кольца. Напряжения на наружных волокнах расчетной части образца прямо пропорциональны величине раскрытия кольца.