При виборітитанові сплави, спочатку визначте допустиму напругу на основі межі текучості, потім перевірте в’язкість до руйнування та стійкість до пошкоджень, використовуючи міцність на розрив і подовження; обидва кроки важливі. Міцність на розтяг — це максимальне навантаження, яке може витримати матеріал до розриву-відображаючи його граничне навантаження-несучу здатність і-потенціал поглинання енергії до руйнування.
Межа текучості представляє поріг, за яким деформація стає постійною-, що відображає здатність матеріалу зберігати свою форму та точність розмірів і слугує справжньою базовою лінією для допустимого напруження в конструкції конструкції.
1. Що таке міцність на розрив (Rm / σb)?
Визначення: максимальна напруга, яку може витримати матеріал перед руйнуванням під час випробування на розтяг, вимірюється в МПа. Це являє собою кінцеву здатність матеріалу протистояти навантаженню.
Інженерне значення:
Міцність на розрив відповідає піковій точці на кривій напруження-деформації. Поза цією точкою матеріал починає зазнавати локального утворення шийки, і ефективна площа-несучої навантаження швидко зменшується, поки не відбудеться руйнування.
Він визначає «граничний запас міцності» компонента-навіть якщо локальне перевантаження спричиняє текучість матеріалу, доки межа міцності на розрив не перевищено, матеріал зберігає здатність поглинати енергію через пластичну деформацію (фактор, вирішальний для пошкодження-конструкції допуску в аерокосмічних структурних компонентах).
У промисловості титанових сплавів класи міцності, зазначені в пропозиціях і технічних угодах-такі як Rm більше або дорівнює 400 МПа для класу 2 (GR2) і Rm більше або дорівнює 895 МПа для класу 5 (GR5) (відпалений пруток)-відносяться саме до цього параметра.
II. Що таке межа текучості (Rp0,2 / σs або σ0,2)?
Визначення: рівень напруги, при якому матеріал починає зазнавати значної пластичної деформації (необоротної, остаточної деформації). Оскільки більшість титанових сплавів не демонструють чіткого плато текучості, інженерна практика зазвичай використовує «доказ міцності пластичного розтягування (Rp0,2)»-, який визначається як напруга, що викликає 0,2% постійної пластичної деформації-як межу текучості.
Інженерне значення:
Нижче межі текучості деталь повертається до початкової форми після зняття навантаження (діапазон пружної деформації); як тільки межа текучості перевищена, деталь піддається постійній деформації і не повертається у вихідний стан.
Для переважної більшості конструкційних компонентів межа текучості є справжнім орієнтиром проектування. При аналізі напруги допустима напруга зазвичай розраховується шляхом ділення межі текучості на коефіцієнт безпеки (зазвичай 1,15–1,5 для аерокосмічних компонентів і 1,5 для цивільних посудин під тиском).
Приклад: межа текучості відпаленого титану класу 5 (Ti-6Al-4V) становить приблизно 825 МПа, тоді як його міцність на розрив коливається приблизно від 895 до 1030 МПа. Якщо ви використовуєте цифру 895 МПа у своїх проектних розрахунках, ви розглядаєте граничну міцність як допустиму напругу - критична помилка.
Поширена плутанина: титанові сплави є матеріалами з «високою питомою міцністю»-їхнє співвідношення -міцності-до-щільності є одним із найвищих серед усіх конструкційних металів. Під час розрахунку ваги під час вибору матеріалу межа текучості є значенням, яке слід використовувати в чисельнику.
Фактори, що впливають на міцність на розрив і межу текучості титанових сплавів
На основі 15-річного досвіду я помітив, що основними факторами, які впливають на ці два показники, є:
Склад сплаву
Al, O, N і C підвищують міцність, але знижують пластичність;
V, Mo, Nb, Cr і Fe стабілізують фазу і впливають на зміцнення за допомогою термообробки;
H (Водень) має тенденцію викликати водневу крихкість; Хоча це не відображається безпосередньо в значеннях міцності на розрив, це становить серйозний ризик.
Домішкові елементи
Міцність дуже чутлива до вмісту кисню; високий рівень кисню підвищує міцність, але знижує пластичність і міцність;
Азот і вуглець також забезпечують зміцнювальний ефект, але надмірна кількість призводить до крихкості.
Мікроструктура
Рівновісна мікроструктура: хороша пластичність і відносно хороші показники втоми;
Пластинчаста мікроструктура: хороша в'язкість до руйнування, але трохи нижча пластичність;
Бімодальна (дуплексна) мікроструктура: хороша загальна продуктивність;
Частка -фази, -розмір фази та кристалографічна структура впливають на текучість і межу міцності.
Термічна обробка
Відпал: помірна міцність і хороша пластичність;
Обробка розчину та старіння: виділяє дрібну -фазу, значно збільшуючи текучість і міцність на розтяг;
-відпал: хороша міцність, хоча міцність може зменшитися;
Відпал-зняття напруги: впливає на залишкову напругу та стабільність розмірів.
Технологія обробки
Лінії потоку кування, напрямок прокатки та текстура викликають анізотропію;
Властивості змінюються між поздовжнім, поперечним і товщинним напрямками;
Зміцнення в холодному стані збільшує міцність, але знижує пластичність.
Температура
Підвищення температури призводить до зниження як межі міцності, так і міцності;
Довготривала-температура для титанових сплавів зазвичай обмежена (наприклад, GR5 зазвичай обмежується нижче 350 градусів для тривалого-користування);
Міцність підвищується при низьких температурах, але пластичність і в'язкість можуть зменшуватися.
Зразки та тестування
Використання екстензометра значно впливає на вимірювання межі текучості;
Вирівнювання зразка (коаксіальність), шорсткість поверхні, швидкість деформації та розташування зразка впливають на результати;
Титанові сплави не мають чіткої межі текучості; вимірювання Rp0,2 без екстензометра дає дуже неточні результати.
Електронна-пошта:garychen3215@hotmail.com
Адреса: No.35, Baoti Rd, Baoji city, Shaanxi Province, China
Контактна особа: пан Гарі Чен
Телефон: +86-917-8883215
Мобільний/WhatsApp: +86 13092900605
