Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения
Исследовано влияние длительного нагружения на изменение физико-механических характеристик высокопрочного титанового сплава ВТ14. Длительная выдержка образцов (до 21 года) под нагрузкой, близкой к разрушающей, подтвердила стабильность характеристик длительной прочности материала. Досліджено вплив...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2000 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2000
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46217 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения / Е.С. Переверзев, Д.Г. Борщевская, И.А. Дисковский, Т.Я. Эвина // Проблемы прочности. — 2000. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859649099796578304 |
|---|---|
| author | Переверзев, Е.С. Борщевская, Д.Г. Дисковский, И.А. Эвина, Т.Я. |
| author_facet | Переверзев, Е.С. Борщевская, Д.Г. Дисковский, И.А. Эвина, Т.Я. |
| citation_txt | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения / Е.С. Переверзев, Д.Г. Борщевская, И.А. Дисковский, Т.Я. Эвина // Проблемы прочности. — 2000. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Исследовано влияние длительного нагружения на изменение физико-механических характеристик
высокопрочного титанового сплава ВТ14. Длительная выдержка образцов (до 21
года) под нагрузкой, близкой к разрушающей, подтвердила стабильность характеристик
длительной прочности материала.
Досліджено вплив тривалого навантаження на зміну фізико-механічних
характеристик високоміцного титанового сплаву ВТ14. Тривала витримка
зразків (до 21 року) під навантаженням, близьким до руйнівного, підтвердила
стабільність характеристик тривалої міцності матеріалів.
We have studied the impact of the long-term loading on the variation of physicomechanical characteristics of the VT14 high-strength titanium alloy. Long-term (up to 21 years) exposure of specimens under sustained static load close to the critical one has confirmed the stability of the long-time strength characteristics of the material.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:31:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.771.011
И з м е н е н и е ф и з и к о -м е х а н и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к т и т а н о в о г о
с п л а в а В Т 1 4 в п р о ц е с с е д л и т е л ь н о г о н а г р у ж е н и я
Е. С. Переверзев, Д. Г. Борщ евская, И. А. Дисковский, Т. Я. Эвина
Институт технической механики НАН Украины, Днепропетровск, Украина
Исследовано влияние длительного нагружения на изменение физико-механических харак
теристик высокопрочного титанового сплава ВТ14. Длительная выдержка образцов (до 21
года) под нагрузкой, близкой к разрушающей, подтвердила стабильность характеристик
длительной прочности материала.
При разработке современных конструкций долгосрочного функциони
рования (в частности, сосудов давления, находящихся в заправленном со
стоянии на длительном хранении) широко применяются титановые сплавы,
что обусловлено их высокой прочностью, жаропрочностью, коррозионной
стойкостью, малым удельным весом, достаточной пластичностью при крио
генных температурах и т.п. [1, 2]. В процессе производственной отработки
таких изделий используются, как правило, традиционные методы ускорен
ных испытаний. Однако при таком подходе трудно учесть все многообразие
физико-химических процессов, которые протекают в материалах в реальных
условиях длительной эксплуатации и могут служить причиной преждевре
менного выхода конструкции из строя [3, 4].
В связи с этим несомненный интерес представляет постановка таких
экспериментов, которые могли бы подтвердить достоверность замены дли
тельных испытаний ускоренными. К сожалению, в литературных источ
никах недостаточно данных об испытаниях в реальном масштабе времени
конструкций долгосрочного функционирования.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании явления замед
ленного разрушения в титановом сплаве ВТ14 при длительном действии
постоянной нагрузки, близкой к разрушающей. Другими словами, изучалось
влияние естественного деформационного старения на физико-механические
характеристики указанного сплава.
В качестве объекта исследований использовали цилиндрические образ
цы, вырезанные из листового материала в направлении проката (размеры
рабочего участка образца: ё = 7,0 мм; I = 50,0 мм).
Сплав марки ВТ14 является высокопрочным термически упрочняемым
титановым а + в-сплавом мартенситного типа [5], сочетающим очень хоро
шую технологическую пластичность в закаленном состоянии с высокими
прочностными характеристиками после закалки и старения. Упрочнение при
старении обусловлено частичным распадом нестабильной в-фазы с обра
зованием дисперсных выделений а-фазы. Старение можно производить на
готовых изделиях.
В термически упрочняемых титановых сплавах в качестве легирующих
добавок применяются изоморфные в-титану элементы: молибден и ванадий.
Метастабильная а-фаза в этих сплавах является пластичной, так как при
© Е. С. ПЕРЕВЕРЗЕВ, Д. Г. БОРЩЕВСКАЯ, И. А. ДИСКОВСКИЙ, Т. Я. ЭВИНА, 2000
1 44 Й 'О Т 0556-171Х. Проблемы прочности, 2000, N 2
Изменение физико-механических характеристик
а ^-превращениях не образуются побочные продукты, которые охруп-
чивают сплавы. Алюминий как легирующий элемент используется для
повышения теплопрочности (т.е. способности длительное время работать
при повышенной температуре ~ 400...500°C) сплава ВТ14.
Испытания на длительное одноосное статическое растяжение прово
дили с помощью специально изготовленной рамы для вертикального креп
ления образцов в виде последовательной цепочки. Образцы выдерживали
при комнатной температуре в напряженном состоянии, составляющем
0,93(7в, т.е. равном 1001,4 МПа, в течение 16-21 года, после чего подвергали
комплексному исследованию, включающему:
определение характеристик прочности (предела текучести 7 0 2 , пре
дела прочности 7 в, относительного удлинения ô);
оценку акустико-эмиссионных характеристик (числа импульсов акусти
ческой эмиссии (АЭ) N 2 , активности АЭ N 2 );
измерение твердости по Роквеллу (H Rc);
определение работы разрушения A (площади под кривой деформи
рования).
Механические испытания проводили на разрывной машине “Tira
Test-2300”. Сигналы акустической эмиссии регистрировали с помощью де-
фектофона NEZ-200, работающего в автоматическом режиме.
Результаты исследований (усредненные по трем образцам на каждый
режим выдержки) представлены в таблице, а также на рис. 1-5.
Как следует из полученных данных, наиболее чувствительной к дефор
мационному старению характеристикой материала оказалось относительное
удлинение: уменьшается относительно исходного состояния на 46,2%.
Предел текучести при этом возрастает до 19,4%, предел прочности - до
13%. Твердость материала увеличивается примерно до 27%, что свиде
тельствует о снижении пластических характеристик материала. Относи
тельная деформация образцов к концу срока выдержки составила 2,5.. .3,0%.
При длительной выдержке под нагрузкой исследуемого сплава наблю
дается существенное уменьшение (до 29%), по сравнению с исходным
состоянием, характеристики, связанной с процессом разрушения, - работы
разрушения A, т.е. площади под кривой деформирования (таблица).
Изменение физико-механических характеристик сплава ВТ14
после длительной выдержки под нагрузкой
Режим выдержки а
МПа
Да в,
%
а0,2,
МПа
Да0,2,
%
à,
%
Aà*,
%
HRc a h Rc ,
%
A,
м2 • 10-4
*
AA ,
%Напря
жение
а, МПа
Время
т, годы
0 0 1076,8 - 950,0 - 6,5 - 30,0 - 40,0 -
1001,4 16 1143,0 6,0 1110,0 16,8 4,0 38,5 36,0 20,0 35,4 -11,5
1001,4 19 1196,0 11,1 1125,0 18,4 3,7 43,1 37,4 24,7 33,6 -16,0
1001,4 21 1217,0 13,0 1134,0 19,4 3,5 46,2 38,0 26,7 32,0 -29,0
Примечание. Д<5*, ДНКс, ДА - изменение величин 3, твердости и А соответственно
деформационно состаренного сплава ВТ14 относительно исходного состояния.
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2000, № 2 145
Е. С. Переверзев, Д. Г. Борщевская, И. А. Дисковский, Т. Я. Эвина
а б
Рис. 1. Совмещенные кривые деформирования (1) и активности АЭ (2) сплава ВТ14 в
исходном состоянии (а) и после выдержки под нагрузкой в течение 21 года, о в =1217 МПа
(б).
Рис. 2. Совмещенные кривые деформирования сплава ВТ14 в исходном состоянии (1) и после
выдержки под нагрузкой в течение 16 лет (2), 19 лет (3) и 21 года (4).
На рис. 1 и 2 показаны характерные кривые деформирования и акусти
ческой активности образцов из сплава ВТ14 в исходном состоянии и после
длительной (в течение 21 года) выдержки под нагрузкой. Нетрудно убе
диться в том, что при длительном воздействии на материал постоянной
нагрузки на уровне напряжений интенсивной пластической деформации
акустическая активность титанового сплава ВТ14 практически подавляется.
Для облегчения сравнительной оценки результатов испытаний образ
цов, подверженных различной длительности нагружения, деформационные
кривые представлены на одном графике (рис. 2).
Наиболее важным следствием деформационного старения материала
являются эффекты упрочнения и охрупчивания. На рис. 3 приведена схема
определения основных показателей деформационного старения при растя
жении сплава ВТ14. Характер изменения твердости в процессе длительной
выдержки под нагрузкой иллюстрирует рис. 4. Максимальный прирост
твердости при естественном старении по отношению к исходному состо
янию (АНЯс) составил ~26,7%. На рис. 5 представлена кинетика изменения
механических характеристик сплава ВТ14 при естественном старении.
146 НБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2000, № 2
Изменение физико-механических характеристик
Рис. 3. Схема определения механических свойств материала при статическом растяжении в
процессе деформационного старения.
Рис. 4. Изменение твердости сплава ВТ14 в процессе длительной выдержки под нагрузкой.
А,М2-10^
900____________і____________ і____________ і____________ г.
О 5 Ю 15 Т ,гФ
Рис. 5. Кинетика изменения механических характеристик сплава ВТ14 при естественном
деформационном старении.
Таким образом, длительная выдержка (до 21 года) образцов при стати
ческой нагрузке, близкой к разрушающей (0,93а в), свидетельствует о вы
соком уровне стабильности механических характеристик сплава ВТ14. По
лученные результаты по изменению основных показателей деформацион
ного старения этого сплава могут быть использованы при разработке конст
рукций, рассчитанных на длительные сроки эксплуатации.
Р е з ю м е
Досліджено вплив тривалого навантаження на зміну фізико-механічних
характеристик високоміцного титанового сплаву ВТ14. Тривала витримка
зразків (до 21 року) під навантаженням, близьким до руйнівного, підтвер
дила стабільність характеристик тривалої міцності матеріалів.
0556-171Х. Проблемы прочности, 2000, № 2 147
Е. С. Переверзев, Д. Г. Борщевская, И. А. Дисковский, Т. Я. Эвина
1. П ульцин Н. М . Титановые сплавы и их применение в машиностроении.
- М.; Л.: Машгиз, 1962. - 167 с.
2. К олачев Б. А., Л иванов В. А., Б уханова Р. Ф. Механические свойства
титана и его сплавов. - М.: Металлургия, 1974. - С. 131 - 136.
3. Б ернш т ейн М . Л ., Займ овский В. А . Механические свойства металлов.
- М.: Металлургия, 1979. - 495 с.
4. Ф едоров А. С. Закономерности разрушения титановых сплавов с раз
личной микроструктурой // Металловедение и терм. обраб. металлов. -
1984. - № 4. - С. 55 - 57.
5. М ет аллограф ия титановых сплавов / Отв. ред. Глазунов С. Г., Колачев
Б. А. - М.: Металлургия, 1980. - 464 с.
Поступила 24. 05. 99
148 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2000, N 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46217 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:31:07Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Переверзев, Е.С. Борщевская, Д.Г. Дисковский, И.А. Эвина, Т.Я. 2013-06-28T19:47:06Z 2013-06-28T19:47:06Z 2000 Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения / Е.С. Переверзев, Д.Г. Борщевская, И.А. Дисковский, Т.Я. Эвина // Проблемы прочности. — 2000. — № 2. — С. 144-148. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46217 621.771.011 Исследовано влияние длительного нагружения на изменение физико-механических характеристик высокопрочного титанового сплава ВТ14. Длительная выдержка образцов (до 21 года) под нагрузкой, близкой к разрушающей, подтвердила стабильность характеристик длительной прочности материала. Досліджено вплив тривалого навантаження на зміну фізико-механічних характеристик високоміцного титанового сплаву ВТ14. Тривала витримка зразків (до 21 року) під навантаженням, близьким до руйнівного, підтвердила стабільність характеристик тривалої міцності матеріалів. We have studied the impact of the long-term loading on the variation of physicomechanical characteristics of the VT14 high-strength titanium alloy. Long-term (up to 21 years) exposure of specimens under sustained static load close to the critical one has confirmed the stability of the long-time strength characteristics of the material. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения Variation of Physicomechanical Characteristics of the VT14 Titanium Alloy under Sustained Load Article published earlier |
| spellingShingle | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения Переверзев, Е.С. Борщевская, Д.Г. Дисковский, И.А. Эвина, Т.Я. Научно-технический раздел |
| title | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения |
| title_alt | Variation of Physicomechanical Characteristics of the VT14 Titanium Alloy under Sustained Load |
| title_full | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения |
| title_fullStr | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения |
| title_full_unstemmed | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения |
| title_short | Изменение физико-математических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения |
| title_sort | изменение физико-математических характеристик титанового сплава вт14 в процессе длительного нагружения |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46217 |
| work_keys_str_mv | AT pereverzeves izmeneniefizikomatematičeskihharakteristiktitanovogosplavavt14vprocessedlitelʹnogonagruženiâ AT borŝevskaâdg izmeneniefizikomatematičeskihharakteristiktitanovogosplavavt14vprocessedlitelʹnogonagruženiâ AT diskovskiiia izmeneniefizikomatematičeskihharakteristiktitanovogosplavavt14vprocessedlitelʹnogonagruženiâ AT évinatâ izmeneniefizikomatematičeskihharakteristiktitanovogosplavavt14vprocessedlitelʹnogonagruženiâ AT pereverzeves variationofphysicomechanicalcharacteristicsofthevt14titaniumalloyundersustainedload AT borŝevskaâdg variationofphysicomechanicalcharacteristicsofthevt14titaniumalloyundersustainedload AT diskovskiiia variationofphysicomechanicalcharacteristicsofthevt14titaniumalloyundersustainedload AT évinatâ variationofphysicomechanicalcharacteristicsofthevt14titaniumalloyundersustainedload |