Способ определения чувствительности материалов к трещинообразованию Советский патент 1960 года по МПК G01N1/44 G01N3/18 

Предметом изобретения является образец для определен)1я чузегвителы-гасти материалов к трещннообразоваццю, определяемой путе испытания нх на длительную прочность прИ высоких температур;;х.

Отличительная особенность образца заключается в том, что он выполнен в виде плоского стержня с острыми продольными кромками, имитирующего, например, форму лопатки газовой турбины. Эта особенность образца обеспечивает повышение его чувствительности к трешн гообразованию.

На чертеже схематическн изображен описываемый образец.

Жаропрочные сплавы, применяемые, например, для деталей авиадвигателей, работают при высоких температурах в условиях сложного нагружения. Они разрушаются но границам зереп вследствие длительного накопления и развития микро- и макротрещин на поверхности деталей. Деформированные и литые жаропрочные сплавы обладают различной чувствительностью к трещинооб15азовапию п их распространению (то есть к повреждаемости). Эта характерпстика для жаропрочных сплавов особенно существенна, но методы ее определения недостаточно разработаны. Время появления трещип при длительных испытани-ях устанавливают путем осмотра круглых образцов, снятых с машины, например, через 20, 30 и более часов испытания, затем снова ставят образец на машину и испытывают до его разрушения. В этих условиях весьма трудно выявить трещину, так как образец нокрыт окалиной- Но ocHOBHoii недостаток заключается в том, что круглые образцы не отражают действительной работы деталей-, имеющих различные концентраторы напряжений (острые надрезы, отверстия, резкие переходы сечений и др.), снижающие длительную прочность. Степень этого снижения связана с напряжениями и особенно с чувствительностью сплавов к трещинообразованию, которую па круглых образцах определить невозЛ ь 127465

можно. Плоский образец толщиной 3 мм имеет острые кромки (радиус закругления равен 0,1 мм) на отрезке, длиной 25 мм. Образцы такой формы как бы имитируют форму лонатки газовой турбины. Более жесткие условия работы материала будут -на острой кромке, создающей неравномерное распределение напряжений (и деформаций). Поэтому здесь трещины возникают раньще, чем в каком-либо другом месте образца. Постепенный рост трещин увеличивает повреждаемость материала и п эизодит -его к преждевременному разрущению, снижая время до разрущения или предел нрочностИ при длительных испытаниях (у ост;зой кромки края излома всегда окислены).

Снижение длительной прочности на образцах с острыми кромками по сравнению -с круглыми образцами составляет: для сплава ЭИ-826 при температуре 700°- 13%, для сплава ЭИ-867 при температуре 800°- 7,2% и для литого сплава ЖС-6К при температуре 900° 25% и т. д.

Однако при более высоких температурах (900° и выще) некоторые деформированные жаропрочные сплавы, обладая высокой пластичностью, становятся малочувствительпыми к распространению трещин, поэтому они не чувствительны к остроте кромки. Длительная прочность круглых образцов и образцов с острой кромкой при 900° практически одинакова. Исследования показали, что в этих условиях острая кромка и острый кольцевой надрез почти не оказывают отрицательного влияния на длительную жаропрочность.

Одновременно было проверено влияние острой кромки, создающей температурный градиент, при циклических испытаниях нагрев и быстрое охлаждение воздухом (900 - 200°) при напряжении, равном пределу длительной прочности. Установлено, что длительность жизни образцов с острыми кромками сиижяется примерпо в два раза по сравнению с длительностью жизни пр-и стапионарной температ ре.

Предмет изобретения

Образец для определения чувствительности материалов к трещинообразоБанию путем испытания их на длительную прочность при высоких температурах, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности, образец выполнен в в-иде плоского стержня с острыми продольными кромками, имитирующего, например, форму лопатки газовой турбины.