УСТАЛОСТЬ
Огнеупоры часто испытывают циклические нагрузки, сопровоі дающиеся расширением и сжатием. В некоторых конструктивны!! элементах кладки изменения размеров огнеупоров не могут быть компенсированы температурными швами, например в арочнух сво-
дах, Й, следовательно, в огнеупорах как бы накапливаются переменные по знаку напряжения.
Циклические нагружения приводят к разрушению при усилиях более низких, чем предел прочности. Поэтому для выявления возможных границ области безопасной работы огнеупоров проводят их испытание при циклично меняющихся напряжениях (максимальные значения которых меньше предела прочности) при различных температурах. Результатом испытаний на динамическую усталость является построение усталостной кривой в координатах о—N, где а — разрушающее напряжение материала после приложения нагрузки; N — число циклов до разрушения. На рис. 11.13 приведены усталостные кривые изделий МХС при различных температурах.
Кривые получены по результатам следующих испытаний. Образцы одного и того же типа изделий в виде кубиков нагревали в печи с выдержкой 30 мин при заданной температуре до нагружения. При заданной температуре определяется начальный предел прочности при сжатии Стеж (средний из нескольких определений). Затем на образцы (3—8 образцов) периодически то дается давление, то снимается нагрузка со скоростью 15 циклов в минуту и фиксируется число циклов до разрушения под данной нагрузкой. Далее принимается другая (меньшая) величина нагрузки и производится циклическое испытание до разрушения и т. д. Нагрузки принимаются в пределах 70—20% от Ост. Такие испытания производят при нескольких температурах. Результаты наносят на график.
Усталостные кривые имеют асимптотический характер. Характеристикой усталости служит некоторое малое напряжение, при котором материал способен выдерживать большое число циклов без раз - Рушения (при данной температуре).
Отношение этого значения прочности при 1000 циклов (а' к пределу прочности Осж является характеристикой усталостных свойств - материала:
Где К.—относительный предел усталости, % (при данной температуре).
Длительная служба огнеупорных конструкционных материалов при высокой температуре часто вызывает их разрушение. Характер этого разрушения отличается от обычного, например, шлакоразъеда - НИя или растрескивания при термических ударах. В этом случае происходит коренное перерождение структуры, которое сопровождается изменением пористости, прочности, ползучести, термостойкости и
Других структурно-чувствительных свойств. Такие изменения называ-1
Ют термическим старением. 1|
В кристаллических материалах коренное изменение структуры обусловлено процессом собирательной рекристаллизации: увеличивается размер кристаллов, за счет мелких происходят коалесценция пор и сосредоточение их на границах зерен. При термическом старении примеси из кристаллов диффундируют на границы, жидкая фаза также сосредоточивается на границах, в результате чего на стыках и границах зерен образуется межкристаллическая фаза, количество которой увеличивается в процессе старения. Межкристаллическая фаза (непрерывно меняющегося состава) ослабляет связь между кристаллами, что вызывает снижение прочности материала в целом, В термодинамическом смысле межкрнсталлическая фаза менее устойчива, и материалы в состоянии термического старения обладают большой испаряемостью, несмотря на то, что поверхность или протяженность границ зерен при старении уменьшается. Старение до некоторой степени зависит от начальных свойств. Некоторые искусственно введенные примеси задерживают рост крупных кристаллов п, следовательно, старение.
