i. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí



Podobné dokumenty
Popouštění ocelí. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

Vítkovice výzkum a vývoj technické aplikace s.r.o. Pohraniční 693/31, Ostrava Vítkovice, Česká republika

Obsah. Zpracoval Ctirad Novotný pro matmodel.cz.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

CREEP AUSTENITICKÉ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM CREEP OF AUSTENITIC DUCTILE CAST IRON

MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

Trvanlivosti břitů HSS nástrojů nové generace při frézování slitiny Ti6Al4V

Příručka uživatele návrh a posouzení

Konstrukční materiály pro stavbu kotlů

Plasticita - ur ení parametr zpevn ní z tahové zkou²ky

Ploché výrobky z konstrukčních ocelí s vyšší mezí kluzu po zušlechťování technické dodací podmínky

5 Navrhování vyztužených zděných prvků

Analýza oběžného kola

Číslicově řízené stroje, technické vybavení NC a CNC strojů

VRTÁCÍ A ŘEZNÉ NÁSTROJE PRO KOVOOBRÁBĚNÍ VRTACÍ A ŘEZNÉ NÁSTROJE PRO KOVOOBRÁBĚNÍ

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: ŠČERBOVÁ M. PAVELKA V. VZPĚR VZPĚR

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Tváření. Název: Přesný střih. Téma: Ing. Kubíček Miroslav. Autor:

Čl. I. Vyhláška č. 106/2001 Sb., o hygienických požadavcích na zotavovací akce pro děti, ve znění vyhlášky č. 148/2004 Sb.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Superelastické stenty ze slitiny NiTi

1 ŘÍZENÍ S POSILOVAČEM

TRUBICKOVÉ ˇ DRÁTY PRO NAVAROVÁNÍ TVRDÝCH POVRCHOVÝCH VRSTEV, POTAHOVÁNÍ UŠLECHTILÝM KOVEM, ÚDRŽBU A OPRAVY

Výhody zahrnují: Materiálové vlastnosti Polyethylenu (standardní hodnoty) PE 80 PE 100 Charakteristika Hodnota Hodnota Jednotky Norma testu

Kombinace solárního systému a kotle na biomasu 42/216

TRUBKA COBRAPEX S KYSLÍKOVOU BARIÉROU

Plastická deformace a pevnost

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH

Tel/fax: IČO:

Přeplňování zážehových motorů

15.11 Úplný klikový mechanismus

Kap. 8.2 Lepené spoje

2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití.

Řízení kalibrací provozních měřicích přístrojů

Metoda konečných prvků. 6. přednáška Tělesové prvky - úvod (lineární trojúhelník a lineární čtyřstěn) Martin Vrbka, Michal Vaverka

KLIKOVÁ SKŘÍŇ ZE SLITIN HLINÍKU v provedeních:

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály Monitorování životního prostředí

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 8

FRANK. Technologie pro stavební průmysl. Egcodist. Stěnová a stropní ložiska

Construction. Sikadur -41 CF Normal. 3komponentní tixotropní vysprávková epoxidová malta. Popis výrobku. Testy

Charakteristika. Použití MECHANICKÉ VLASTNOSTI FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI HOLDAX. Pevnost v tahu. Pevnost v tlaku

Naše komplexní řešení pro spojování vašich stěn: PFEIFER-FS-Box

Zvyšování kvality výuky technických oborů

JUMO ctron 16/08/04 Kompaktní regulátor s časovačem a rampovou funkcí

Dřevoobráběcí stroje. Quality Guide. Vyhodnocení nástrojů

Silniční stavby 2 Přednáška č. 4

INTEGRITA POVRCHU V OBLASTI TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ. Antonín Kříž ZČU-Plzeň - KMM, Univerzitní 22, kriz@kmm.zcu.cz

STŘIHAČKA ŘETĚZŮ S 16

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

1 BUBNOVÁ BRZDA. Bubnové brzdy používané u vozidel jsou třecí s vnitřními brzdovými čelistmi.

ELEKTROPOHONY spol. s r. o. Závodí Frenštát pod Radhoštěm tel.: fax: info@epo.

Úvod do studia dějepisu

OBSAH. Katalog zubových čerpadel Obsah

W H I R L P O O L KOMERČNÍ A PROFESIONÁLNÍ PRAČKY A SUŠIČKY

ZAŘÍZENÍ PRO ODBĚR VZORKŮ VZ

Příspěvky poskytované zaměstnavatelům na zaměstnávání osob se zdravotním postižením Dle zákona č. 435/2004 Sb., o zaměstnanosti, v platném znění.

WLM-01B - 0.7W. LED moduly WLM-01B - 0.7W 12V. Specifikace IP SMD LED Modul. Barvy:

Sortiment - technické kartáče

CS 400, 900 SIGMA PUMPY HRANICE ČERPACÍ STANICE

EURO-ŠARM SPOL. S R.O. Přehled produktů s návody k použití

RSM WT-2013/ZA-26 TECHNICKÉ PODMÍNKY ROZTOK DUSIČNANU AMONNÉHO A MOČOVINY 1. PŘEDMĚT TECHNICKÝCH PODMÍNEK

TESTOVÁNÍ SOFTWARU PAM STAMP MODELOVÝMI ZKOUŠKAMI

než 100 poruch stropních konstrukcí.

Anotace přednášky FUNKČNÍ POVRCHOVÉ VRSTVY

3.3 Výroba VBD a druhy povlaků

Měření malých deformací pomocí odporových tenzometrů

zesilování konstrukcí kompozitními materiály

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Svařování. Název: Svařitelnost,technologické zásady,příprava materiálu Ing. Kubíček Miroslav.

Možnosti zavedení jednotné metodiky m ení korozní rychlosti na kovových úložných za ízeních.

Tepelně izolační systémy a konstrukční materiály firmy Brandenburger

1.7. Mechanické kmitání

PRUŽNOST A PEVNOST. Zadané a vypočtené hodnoty. 1. Délka táhla b Určete potřebnou délku b táhla. Navrhněte: 1. Délka táhla b. Osová síla.

Kalení rychlořezných ocelí : metalurgické výhody soli

List - č.: 01_AXXXXXXX_CZ_1-A-1_1.0.2.doc Datum: Bezpečnostní stupeň: Všeobecné informace. Upozornění!

markýzy nechte se inspirovat.

Všeobecná data. Výkonový rozsah STAIRS PUMPS

Hadicové spony. Šnekové hadicové spony W1, W2, W Deformační spony ZOS 341. Pevnostní spony Power Clamp W1, W Lisovací prstýnky LPH 344

LEVEL INSTRUMENTS CZ LEVEL EXPERT

podíl permeability daného materiálu a permeability vakua (4π10-7 )

Standardní strojní součásti do celého světa

Otázky k závěrečnému přezkoušení žadatelů o profesní osvědčení učitele výuky a výcviku

Konstrukce fotovoltaických modulů. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

Metodika pro nákup kancelářské výpočetní techniky

S t ř e d o f r e k v e n č n í g e n e r á t o r HF1-VA5

TECHNICKÉ PODMÍNKY DODACÍ TP ATE

Přednášející Ing. Daniel Šmíd produktový manažer podlahové systémy

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

STATICKÁ ÚNOSNOST 3D MODELU SVĚRNÉHO SPOJE

BETONOVÉ PODLAHY Copyright Ing. Jan Vetchý

Dopravníky třísek. doprava třísek a drobných součástek úspora času čistota ve výrobě.

Technické podmínky. Praskliny na fasádě budou lokálně vyspraveny za použití helikální výztuže o průměru D 6 mm.

Česká zemědělská univerzita v Praze Fakulta provozně ekonomická. Obor veřejná správa a regionální rozvoj. Diplomová práce

T E C H N I C K Ý P O P I S Z D R O J E BZP 2.1 T Signal Mont s.r.o. Kydlinovská 1300 H R A D E C K R Á L O V É

TECHNICKÁ ZPRÁVA. Bilance nároků na příkon el. energie připojovaného objektu:

PROJEKT 3, kód:

Jednokotoučové stroje BDP 43/450 C Adv. Vybavení: Síťový provoz. Technické údaje

PARTITE Metylakrylátové strukturální lepidlo

TECHNICKÝ NÁVOD PRO ČINNOSTI AUTORIZOVANÝCH OSOB PŘI POSUZOVÁNÍ SHODY STAVEBNÍCH VÝROBKŮ PODLE

Školní vzdělávací program pro zájmové vzdělávání ve školním klubu

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 1

Transkript:

Creep (kríp) tečení i. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii. Zkoušení creepového chování iii. Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv. Deformace a lom při creepu v. Parametry ekvivalence teploty a času vi. Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla 1

Vliv zvýšených teplot na vlastnosti materiálů ODS oceli Intermetalika TiAl 2

Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel 3

Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel do 350 C postupně mizí výrazná mez kluzu hodnota R e klesá deformace pohybem dislokací nad 350 C zaniká výrazná mez kluzu tvar tahového diagramu výrazně ovlivňuje jak teplota, tak i rychlost zatěžování deformace difusí atomů dochází k jevu označovanému jako tečení - creep 4

Co to je creep Creep - pomalá plastická deformace materiálu vyvolaná dlouhodobým působením teploty a času. Deformace ε ε ε + t el pl f ( σ ) Creep ( σ, T t) ε f, pl 5

Homologická teplota provozní teplota teplota tavení Co to je creep [ K ] [ K ] Creep je významný za teplot >(0,3 aža 0,5) Výjimka niklové superslitiny 0,75 Uhlíkov ková ocel 350 C Parní turbina 550 C C (P91 610 C) Turbodmychadlo 850 C Vlákno žárovky 2 000 C 6

Co to je creep 7

Zkoušky creepového chování předpokládaná životnost součásti za zvýšených teplot je 100 000 h 11 let, v laboratoři se provádí zkoušky asi 10% životnosti tj. 10 000 h více než rok. ε& SC Q Aσ n exp RT n 1 difusní creep; n > 1 dislokační creep 8

Zkoušky creepového chování Měkké zatížení - potrubí Tvrdé zatížení - šrouby 9

Zkoušky creepového chování Schéma zkušebního stroje na creepové zkoušky při konstatntním zatížení (napětí) 10

Zkoušky creepového chování Měří se: - deformace na čase - doba do lomu 11

Zkoušky creepového chování y L 0 M. L π.ρ 1 0 + x Andradeho zkouška tečení při konstantním skutečném napětí během rovnoměrné deformace zkušebního tělesa 12

Zkoušky creepového chování Měřené charakteristiky: - doba do lomu - závislost deformace na čase 13

Creep (kríp) tečení i. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii. Zkoušení creepového chování iii. Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv. Deformace a lom při creepu v. Parametry ekvivalence teploty a času vi. Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla 14

Charakteristiky odolnosti vůči creepu Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu: Mez pevnosti při tečení (σ r ) R TP MPa teplota / čas do lomu Mez tečení (σ A1 ) R T MPa teplota / velikost deformace/čas deformace RELAXACE Výchozí napětí R R MPa /teplota Zbytkové napětí R RZ MPa /teplota /čas zkoušky 15

Mez pevnosti při tečení R TP P265H (11 418) R σ e r 265 MPa Charakteristiky odolnosti vůči creepu MPa / ; C / R m hod 450 165 Mez tečení R T P265H (11 418) R e 265MPa; R m MPa / 450MPa 380 /10 σ A1 MPa / C / %/ hod 132 / 380 /1/ 10 příklady 5 5 16

Charakteristiky odolnosti vůči creepu Relaxace výchozí a zbytkové napětí 13CrMo4-5 5 (15 121) příklady R R MPa / C R RZ MPa / C / hod R R 140 / 500 R RZ 10 / 500 / 3 2.10 17

Charakteristiky odolnosti vůči creepu Určování creepových parametrů ε& SC Q Aσ n exp RT 18

Charakteristiky odolnosti vůči creepu Určování creepových parametrů ε& SC Q Aσ n exp RT 1/T 19

Deformace a lom při creepu Příčinou creepu je difuse atomů mřížky mechanismy pod účinkem napětí a zvýšené teploty. - viskózní creep n 1 - creep polymerů n 1 - difúzní creep n 1 - dislokační creep n (3-8) ε& SC Q Aσ n exp RT U kovových materiálů - dva typy tečení: - difusní creep - dislokační creep 20

Deformace a lom při creepu Difusní creep 21

Deformace a lom při creepu Difusní creep Difuse probíhá objemem zrn Herring Nabarro (nižší napětí, vysoká teplota) Difuse probíhá po hranicích zrn Coble (nižší napětí, nižší teplota) σa & ε d 1 SC D 2 G σa & ε d 2 SC D 3 B 22

Deformace a lom při creepu Dislokační creep šplh dislokací 23

Deformace a lom při creepu Dislokační creep ε& SC n ( n 3 8) A3σ DG ; až 24

Deformace a lom při creepu Mapy deformačních mechanismů 25

Deformace a lom při creepu Příklad AISI 316 (16Cr-13Ni 13Ni-2,5Mo) Mapy deformačních mechanismů 26

Deformace a lom při creepu Lom při creepu 27

Deformace a lom při creepu Pokluzy po hranicích - vznik kavit Lom při creepu 28

Deformace a lom při creepu Lomová mapa Ponaučení: hranice kolmé na směr působícího napětí jsou nežádoucí 29

Creep (kríp) tečení i. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii. Zkoušení creepového chování iii. Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv. Deformace a lom při creepu v. Parametry ekvivalence teploty a času vi. Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla 30

Parametry ekvivalence teploty a času Laboratoř (1-2 2 roky) provoz (10-20let) 31

Parametry ekvivalence teploty a času Nejčastěji uváděné parametry ekvivalence teploty a času: Sherbyův Dornův Larsonův Millerův Mansonův - Haferdův 32

Parametry ekvivalence teploty a času Při zkoušce i provozu je stejné napětí - Sherby & Dorn Po integraci a úpravě (Vypuštění integrační konstanty zanedbání primárního stadia) ε& sc dε θ sc ε A dε sc dt A ( σ ) sc ( σ ) e t. e A ( σ ) Q RT Q RT e dt Q RT 33

Parametry ekvivalence teploty a času Sherbyův Dornův parametr σ c 27,6 MPa 34

Parametry ekvivalence teploty a času Sherbyův Dornův parametr P SD R Q logθ log t 0, 217 T 2cal / kmol;_ log 10 e 0, 434 εsc θ t. e A ( σ ) Q RT Pro oceli Q ~ 90 000 cal/mol Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů 35

Parametry ekvivalence teploty a času Sherbyův Dornův parametr Příklad Součást vyrobená z legované oceli je vystavena tahovému napětí 150 MPa. Jaká je nejvyšší teplota, při které bude součást funkční alespoň 40 dní? V laboratoři došlo k lomu po 260 hodinách za teploty 530 C (Při výpočtu použijte bezpečnostní faktor 10) P T SD log ( 260) 0, 217. Q log ( 90000) ( 530 + 273) ( t) P log( 40. 24. 10) ( 2191, ) SD 0, 217 0, 217. 90000 P SD logθ logt 0, 217 2191, 754 Pro oceli Q ~ 90 000 cal/mol Q T [ K ] 481[ C] 36

Parametry ekvivalence teploty a času Larson - Millerův parametr logθ logt substituce C P Q 0,217 ; T logθ C 0,217Q logt T 0,217Q T [ logt C] LM + Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů 37

Parametry ekvivalence teploty a času Larson - Millerův parametr Příklad předchozí, řešený podle P LM P LM T T P log t [ ] ( )[ ] log LM t ( ) ( ) + C + C log 530 + 273 3 18. 10 40. 24. 10 log + 20 260 + 715 20 [ ] [ ] K 18. 10 478 3 C 38

Parametry ekvivalence teploty a času Mansonův - Haferdův parametr předpokládáme, že závislost log(t) vs T za vysokých teplot je přímková Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů P MH log( t T r T a ) log( t a ) 39

Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Zvýšení účinnosti: - 50 léta vstupní teplota 700 C o 25 let později 1350 C další důvod ke zvyšování vstupní teploty byl výkon na jednotku hmotnosti motoru 40

Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Požadavky kladené na materiál lopatek turbiny Odolnost vůči creepu Odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci Houževnatost Odolnost vůči tepelné únavě Teplotní stabilita struktury 41

Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Materiál: superslitiny na bázi Ni (Nimonic, Inconel) Požadavky: při startu napětí 250 MPa, teplota 850 C, 30 hod max. deformace ε 0,1% Prvek Ni Co W Cr Al Ta Mo C hm.% 60 10 10 10 5 2,5 0,25 0,15 a) Co nejvíce atomů do tuhého roztoku (Co,W,Cr) b) Tvrdé stabilní částice (Ni 3 Al; Ni 3 Ti; MoC; TaC) c) Vytvořit na povrchu ochranný film (Cr 2 O 3 ) Slitina je velice tvrdá, teplota tání 1280 C a používá ses do 850 C. 42

43

44

45

Jaké nové materiály? Kompozity a In-situ komposity Matrice Ni Co Ni 3 Al Co Nb TiAlNb vyztužující fáze TaC TaC Ni 3 Nb Cr 7 C 3 Nb 2 C geometrie vyztužující fáze vlákna vlákna destičky vlákna vlákna 46

Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Oxidation Stability Oxidation Protective Coatings Required "Usable" Strength (Breaking Length of a Wire) Titanium Composites Single Crystals Conventional Titanium Alloys Superalloys Ceramics/Graphite Graphite C/C Aluminium Alloys Aluminium Composites Advanced Titanium Alloys γ-titanium Aluminide Based Alloys Dispersion- Strengthened Superalloys PM 1000, PM 2000 Refractory Metals 500 1000 1500 2000 47 Temperature [ C]