Конструкционная прочность материала и её связь со структурой

Конструкционная прочность материала и её связь со структурой

Повышение конструкционной прочности технических систем и сооружений предполагает высокий уровень прочностных показателей не только отдельно взятого материала, но и всей совокупности материалов, используемых в изделии. Основными становятся характеристики материала в составе конструкции, обеспечивающие оптимальные показатели прочности и ресурса. Например, при создании напряженных конструкций и аппаратов химических производств, работающих в различных агрессивных средах при высоких рабочих давлениях с высоким тепломассообменом, применяются так называемые композитные конструкции, использующие сочетания высокопрочных сталей с другими металлическими материалами. При разработке подобных конструкций и их изготовлении ключевыми являются проблемы выбора материалов, учет различия их свойств и структуры, а также условия изготовления самой конструкции (режимы термической обработки (ТО), сварки и т.п.). Различия свойств используемых материалов в процессе изготовления при совместной ТО могут привести к возникновению термических напряжений, снижению конструкционной прочности, изменению размеров конструкций, а также структуры и коррозионной стойкости отдельных материалов.

При выборе материалов для деталей машин необходимо учитывать конструкционную прочность. Повышение конструкционной прочности может быть достигнуто благодаря изменению структуры металлов и сплавов, в результате соответствующей термической обработки.

Большое влияние оказывают условия окружающей среды, в которых приходится работать материалам строительных конструкций и деталям машин. Например, при повышенных температурах (конструкции доменных печей, ракетных двигателей) или при пониженных температурах (элементы холодильных установок), при действии радиоактивных, особенно нейтронных, проникающих излучений (ядерные реакторы), электромагнитных полей или же вызвано протеканием физико-химических процессов, химических и электрохимических реакций на поверхности твердого тела и в его объеме. Ясно, что механические свойства материалов будут изменяться и зависеть от условий эксплуатации конструкций, элементов машин и механизмов.

При оценке конструктивной прочности материалов большое значение имеет их усталостная прочность, так как около 70 % общего числа разрушений деталей происходит вследствие усталости металлов. Однако ТЦО повышает предел выносливости 0 и в сравнении с закалкой и высоким отпуском.

Известно, что прочность – это свойство материала, зависящее от его природы (химического состава) и структурного состояния. Прочность реальных конструкционных материалов из-за наличия дефектов структуры на два-три порядка ниже теоретической, характеризуемой сопротивлением разрыву межатомных связей. Поэтому практически все технологические методы повышения конструкционной прочности материалов основаны на создании такого структурного состояния, при котором обеспечивалось бы сведение к минимуму влияние имеющихся дефектов, в том числе, на субмикроуровне (дислокаций). Это осуществляется путем легирования, предварительной пластической деформации, термической, термомеханической, химико-термической обработок. Необходимые характеристики физико-механических свойств достигаются и повышением чистоты выплавляемого металла. Для этого в промышленности все более широко внедряется вакуумно-дуговой, электронно-лучевой и другие виды переплавов.

 

Библиографический список:

  1. http://materiology.info/ref/konstrykcionno1_pro2nosti.html
  2. http://mash-xxl.info/info/163035/
  3. http://www.soprotmat.ru/factors.htm
  4. http://www.ngpedia.ru/id347671p1.html
  5. http://www.detalmach.ru/lect14.htm

Добавить комментарий