항공우주, 에너지 및 화학 공학과 같은 산업 분야에서 많은 기계 부품이 높은 온도 조건에서 장기간 작동합니다그리고 석유 정제 장비이러한 구성 요소들은 고온 기계적 특성에 대한 엄격한 요구 사항을 부과합니다.그리고 새로운 고온 내성 물질을 개발하는 것은 이러한 산업과 재료 과학 연구의 발전을 위한 중요한 과제들이 되었습니다.이 문서에서는 재료의 고온 기계적 특성과 관련된 필수 지식을 자세히 설명하고 기계 부문에 귀중한 통찰력을 제공합니다.
1금속 물질에 대한 "고온"의 정의
"고" 또는 "낮은" 온도 분류는 금속의 녹는 지점과 관련이 있습니다.일반적인 기준은 "동종 온도"T/Tm (Tm는 재료의 녹는 지점을 나타냅니다)T/Tm > 0.4-0일 때5, 그 특정 재료의 온도는 높다고 간주됩니다.
실제 응용 예제:
민간 항공기 엔진의 작동 온도는 1500°C에 가까워지고, 군사 항공기 엔진의 작동 온도는 약 2000°C에 도달합니다.
항공우주용 차량의 현지 작동 온도는 2500°C까지 상승할 수 있습니다.
화학 장비의 고온 및 고압 파이프 라인을 위해, 적용된 스트레스가 작동 온도에서 재료의 양력 강도보다 낮더라도,장기간 사용 시 지속적인 플라스틱 변형이 발생할 수 있습니다., 파이프 지름의 점진적인 확장과 잠재적인 파열로 이어집니다.
2. 물질 특성에 온도와 시간의 영향
재료의 기계적 특성은 고온 조건에서 온도와 부하 기간에 의해 크게 영향을 받습니다.실온 기계적 특성에서 크게 다른.
2.1 온도 효과
일반적으로, 온도가 높아질수록 금속 물질의 강도는 감소하고 플라스틱성은 증가합니다.
2.2 부하 기간 효과
σ < σs (출력 강도) 가 있으면 장기간 사용 중에 미끄러짐이 발생할 수 있으며, 잠재적으로 골절을 초래할 수 있습니다.
장시간 부하가 지속되면 높은 온도에서 철강의 견고성이 감소합니다.
단기 고온 긴장 하에서 물질의 탄성이 증가 하지만, 장기적인 부하 하에서 금속 물질의 탄성이 현저히 감소, 크치 민감도가 증가,그리고 깨지기 쉬운 골절이 종종 발생합니다..
온도와 시간의 합성 효과도 재료의 부서 경로에 영향을 미칩니다.
2.3 동일 강도 온도 (TE)
온도가 상승함에 따라 곡물 강도와 곡물 경계 강도 모두 감소합니다. 곡물 경계에서 불규칙한 원자 배열으로 인해 이러한 경계에서 확산이 더 쉽게 발생합니다.곡물 경계 강도가 더 빠르게 감소하도록 만듭니다.곡물의 강도가 곡물의 경계와 같을 온도는 동일 강도 온도 (TE) 로 정의됩니다.
물질이 TE 이상으로 작동하면 골절 모드는 일반적인 초알성 골절에서 골절 간 골절로 전환됩니다.
TE는 고정된 값이 아니라 스트레인 속도에 크게 영향을 받습니다. 곡물 경계 강도는 곡물 강도보다 스트레인 속도에 훨씬 민감하기 때문에,TE는 스트레스 비율이 증가함에 따라 증가합니다..
요약하자면, 높은 온도에서 물질의 기계적 특성을 조사하는 것은 온도와 시간을 중요한 요소로 통합해야합니다.
3금속 물질의 괴상한 현상
3.1 크립의 정의
Creep refers to the phenomenon where metals undergo slow plastic deformation under long-term constant temperature and constant load conditions—even when the stress is lower than the yield strength at that temperature크립 변형으로 인한 골절은 크립 골절로 알려져 있습니다. 크립은 낮은 온도에서 발생할 수 있지만 호몰로그 온도가 0을 초과하면 특히 눈에 띄게됩니다.3예를 들어:
300°C 이상의 탄소강과 400°C 이상의 합금강의 경우 스크립 효과는 고려되어야 합니다.
3.2 금속의 미끄러짐 과정
금속의 굴곡은 일반적으로 세 단계로 구성됩니다 (동속적 스트레스와 온도 하에서):
1차 릭프 단계 (Transient Creep Stage): 초기 릭프 비율이 높고 시간이 지남에 따라 점차 감소하여 이 단계의 끝에 최소 수준에 도달하는 것이 특징이다.
2차 크립 스테이지 (Steady-State Creep Stage): 이 단계에서 크립 비율은 거의 일정합니다.금속의 미끄러짐 속도는 일반적으로 이 단계에서 평형 상태 미끄러짐 속도 ε로 정의됩니다..
3차 크립 단계 (가속 크립 단계): 크립 속도는 시간이 지남에 따라 점차 증가하여 궁극적으로 크립 골절으로 이어집니다.