Влияние температуры

В общем случае с ростом температуры, механические характеристики материалов существенно изменяются. При этом, чем выше температура, тем труднее эти характеристики определить. Происходит это не только потому, что возрастают сложности в технике эксперимента, но также вследствие того, что сама характеристика становится менее определенной.

Высокие температуры не только способствуют возникновению реологических явлений в материалах, но и изменяют их механические свойства. В большинстве случаев при нагреве характеристики прочности уменьшаются с повышением характеристик пластичности, а при охлаждении наоборот, однако это наблюдается не у всех материалов. Например, у стали марки Ст3 при ⁰C =140 МПа, =250 МПа; при ⁰C =40 МПа, =150 МПа, т.е. предел текучести и при 600...650 ⁰С наступает температурная пластичность. У малоуглеродистых сталей на кривой зависимости деформации от температуры заметен участок, когда удлинение образца при разрыве с повышением температуры уменьшается, а при дальнейшем повышении температуры пластически свойства стали восстанавливаются при падении прочностных показателей. Это явление называется охрупчиванием. При отрицательных температурах у сталей увеличивается их хрупкость – при ⁰C Ст3 становится хрупкой. Это свойство называется хладноломкостью.

Характеристики пластичности с повышением температуры увеличиваются, а с понижением температуры уменьшаются. При изменении температуры не остаются постоянными и физические характеристики материала: при повышении температуры модуль упругости существенно уменьшается, а коэффициент Пуассона незначительно увеличивается – с 0,28 до 0,33.

У цветных металлов и их сплавов прочность при повышении температуры испытания резко падает и практически теряется приблизительно при 600 ⁰С, пластичность же постепенно снижается. Для алюминия характерна иная картина: его пластичность и предел прочности возрастают.

Изделия из пластмасс больше подвержены температурным воздействиям и длительным нагрузкам, чем металлы. Для них температурный и временной факторы, так же как и масштабный, являются весьма существенными. Реологические явления обнаруживаются у пластмасс даже при обычных температурах. Прочность при нагреве падает с увеличением пластичности, при охлаждении повышаются прочность и хрупкость.

При статическом нагружении, начиная с некоторых значений температур, фактор времени становится очень существенным. Для разных материалов это явление происходит при совершенно различных температурных режимах. Влияние фактора времени обнаруживается и при нормальных температурах. Для металлов его влияние, из-за незначительности, можно пренебречь. А для органических материалов даже при низких температурах время нагружения имеет существенное значения.

В настоящее время созданы и широко применяются специальные сплавы и металлокерамические материалы, которые могут надежно работать при повышенных температурах (до 1000 ⁰С).