金屬材料持久強度檢測的重要性及檢測要點

對于不是在常溫下工作的材料，不能的簡單地用應力-應變關系來評定力學性能，而需要加入溫度與時間兩個因素，需要考慮材料的高低溫性能，而持久強度就是表示金屬材料高溫性能的指標之一。

?

持久強度

金屬材料的持久強度是其在高溫長期載荷作用下抵抗斷裂的能力，通過測試金屬材料的持久強度極限，即金屬材料在恒定溫度和恒定拉伸負荷作用下，達到規(guī)定的持續(xù)時間而不斷裂的最大應力，能夠對其持久強度進行判定。尤其是那些在高溫運轉過程中不考慮變形量的大小，而只考慮其在承受給定應力下使用壽命的機件，采用科學的方法測試其持久強度是非常重要的質量控制環(huán)節(jié)。

?

對于高壓鍋爐、汽輪機、航空發(fā)動機、柴油機、高溫高壓管道等設備，當其工作時，部分機件金屬材料長期處于高溫持荷狀態(tài)下，不僅會導致材料塑性變形的發(fā)生，如果持久強度不達標，在未達到設計年限時，金屬材料就會發(fā)生斷裂，從而影響到產品或器件正常工作的能力。

?

可以設想一下，假如某型號航空噴氣發(fā)動機用機件設計壽命為1500小時，而當其工作1000小時后，忽然發(fā)生斷裂，將會發(fā)生多么嚴重的后果。

?

影響因素

多種因素都會對金屬材料的持久強度產生直接的影響，如材料質量、設計方案、制造工藝、工作環(huán)境等等，例如，環(huán)境介質對材料的腐蝕作用隨著溫度的升高而加劇，從而影響材料的力學性能；結合材料特征選擇合適的制造工藝可以確保金屬材料的質量和性能，從而提高金屬材料的持久強度。

?

在諸多影響因素當中，溫度是關鍵因素之一，在高溫環(huán)境下，金屬及合金材料會經歷擴散、回復和再結晶等復雜變化，導致材料的組織發(fā)生改變。而溫度的“高”或“低”是相對該金屬的熔點來講的，因此并不能將各類金屬材料的高溫都統(tǒng)一為某一溫度值。

?

時間是金屬材料持久強度的另一關鍵因素，為準確測量材料的持久強度，通常按實際使用條件和設計壽命進行試驗，對于設計壽命較長的機件，由于長時間試驗具有一定的困難和現(xiàn)實挑戰(zhàn)，所以一般做出應力較大、斷裂時間較短的試驗數據，采用外推法求出材料的持久強度。

?

試驗檢測

在檢測金屬材料持久強度時，一個主要的環(huán)節(jié)就是試樣的制備。選取試樣毛坯時應選取在冶金組織和機械性能等方面具有代表性部分，且應留有足夠的機械加工余量，制樣過程中不應引起被試金屬的組織及性能的變化，完成制樣后應根據要求對其進行檢驗。

?

為確保試驗檢測的順利進行，試驗應在環(huán)境清潔、遠離震源、無腐蝕性氣體的試驗室中進行，且當一個試樣斷裂時，鄰近試驗機或試樣不應受到沖擊力。所用試驗機、夾具、加熱裝置、溫度測量裝置及計時裝置等設備均應滿足相關要求，并根據需要進行檢定或校準。

?

?

在進行拉伸前，應按規(guī)定對試樣橫截面積和原始長度進行測量，并布置好熱電偶。對試樣加熱過程中升溫時的溫度過沖不應超過對應的規(guī)定值，待溫度穩(wěn)定后開始保溫，按要求記錄升溫、保溫、加卸荷的時間和溫度。如果試驗過程中發(fā)生意外情況導致停試，應將試樣上的負荷卸除，再次重新施加原負荷前，應在達到試驗溫度后保溫30～60min。

?

由于金屬材料的持久強度試驗是要一直持續(xù)進行至試樣發(fā)生斷裂，所以此試驗可以有效反映出金屬材料在高溫下長期使用至斷裂時的強度和塑性，為材料研發(fā)和項設計提供科學依據，在諸多行業(yè)發(fā)展中具有非常重要的現(xiàn)實意義。