The new science of strong materials

каждая ступень соответствует
работе источника дислокации
.
Ползучесть и жаропрочность
Следствия из всего сказанного для поведения металлов в рабочих условиях довольно очевидны
.
Когда металл
нагружается намного ниже предела упругости
,
то есть работает где
-
то в глубине гуковского участка кривой напряжение
-
деформация
,
удлинение материала не подвержено влиянию времени
.
При необходимости мы могли бы оставлять
материал под нагрузкой в течение веков
,
не вызывая каких
-
либо деформаций или повреждений материала
.
Однако
вблизи предела упругости материал становится заметно подверженным влиянию как времени
,
так и температуры
.
Мы
видели
,
что даже при комнатной температуре тепловые толчки активируют источники дислокаций
,
так что пластическая
деформация со временем накапливается
:
материал удлиняется
,
а в некоторых случаях может разрушиться
.
Иными
словами
,
мы не можем назвать прочность такого материала
,
пока не укажем также и скорость нагружения или не
уточним
,
как долго будет действовать на материал нагрузка
.
Следовательно
,
такие конструкции
,
как подвесные мосты
,
нагруженные непрерывно в течение многих лет
,
должны быть рассчитаны на меньшие напряжения
,
чем те конструкции
,
которые нагружаются ненадолго и от случая к случаю
.
Используемые на практике металлы обнаруживают некоторую
ползучесть даже при довольно малых напряжениях
,
и на это следует обращать внимание
,
когда важно обеспечить
точность размеров
.
Нетрудно представить себе
,
что напряжения
,
при которых с ползучестью надо считаться
,
сильно зависят от температуры
.
В то же время температура часто определяет вид машины в целом
.
Особенно она важна для тепловых машин
,
например
таких
,
как газовые турбины
.
В целом
,
чем горячее нагретые части машин
,
тем большего полезного эффекта можно
ожидать от всей конструкции
,
особенно в отношении экономии горючего
.
Так как железо плавится при температуре
,
несколько превышающей
1500° C,
а есть и более тугоплавкие металлы
,
то можно было бы подумать
,
что не существует
особых трудностей в эксплуатации машин при температуре
,
скажем
, 1200° C.
Ведь это намного ниже температуры
плавления
.
Но дело обстоит далеко не так
.
Верно
,
что железо не плавится ниже
1500° C.
Но ведь расплавленный металл течет под действием собственного веса
,
то
есть при ничтожных напряжениях
.
А стоит нам приложить механическое напряжение
,
даже совсем малое
,
как течение
и
.
неизбежное разрушение появляются задолго до плавления
.
Прочность резко снижается даже при сравнительно быстрых
нагружениях
(
например
,
при испытаниях на обычных установках
).
Более того
,
когда элементы машин подвергаются
длительному нагружению в одном направлении
(
например
,
турбинные лопатки под действием центробежных сил
),
мы
должны пристально следить за ползучестью
.
При кратковременных нагружениях прочность металлов изменяется с температурой приблизительно так
,
как показано на
рис
. 54.
Можно сказать
,
что материал умирает медленно
,
постепенно
.
В качестве очень грубого рабочего правила
,
верного для большинства металлов
,
можно принять
,
что материал не может использоваться при температурах выше
половины его температуры плавления
,
выраженной в градусах Кельвина
(
градусы Кельвина
=
градусы Цельсия
+273;
см
.
приложение
).

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -