A4 Kriech (Creep)

Thema

Dieses Metall, das gleichzeitig einer anhaltenden Last und einer anhaltenden hohen Temperatur ausgesetzt ist, verformt sich kontinuierlich, selbst wenn die anhaltende Last allein bei Raumtemperatur keine zusätzliche bleibende Verformung hervorrufen würde: Diese zeitabhängige Verformung ist genau das Kriechen dieses Metalls. Die Tatsache, dass diese anhaltende Last in Verbindung mit dieser anhaltenden hohen Temperatur wirkt und nicht beides getrennt, führt dazu, dass sich die Verformung dieses Metalls mit der Zeit weiter akkumuliert, anstatt mit Erreichen der momentanen elastischen oder plastischen Verformung, die dieser Last entspricht, zu enden.

Dieses Kriechen tritt bei mäßig hohen Temperaturen hauptsächlich deshalb auf, weil die Versetzungen in diesem Metall mithilfe derselben Temperatur die Hindernisse überwinden, die sie normalerweise aufhalten würden, und sich kontinuierlich durch das Kristallgitter bewegen: Dieses versetzungsgesteuerte Kriechen wird durch das Nortonsche Gesetz beschrieben. Die Tatsache, dass die anhaltende Spannung auf dieses Metall größer ist, bedeutet, dass die Geschwindigkeit dieses versetzungsgesteuerten Kriechens gemäß dem Nortonschen Gesetz überproportional zur Spannung zunimmt.

Bei noch höheren Temperaturen tritt dieses Kriechen jedoch primär dadurch auf, dass die Atome dieses Metalls netto von den Korngrenzen, wo sie durch die anhaltende Spannung gestaucht werden, zu den Korngrenzen diffundieren, wo dieselbe Spannung sie dehnt. Dieses diffusionskontrollierte Kriechen beschreibt das Nabarro-Herring-Modell, indem es direkt den Diffusionskoeffizienten verwendet, der bereits in einem anderen Modell dieser Gruppe ermittelt wurde. Ein höherer Diffusionskoeffizient bei einer gegebenen Temperatur bedeutet gemäß diesem Nabarro-Herring-Modell, dass die Geschwindigkeit dieses diffusionskontrollierten Kriechens ebenfalls größer ist.

Dieses Modell, das auf den zeitabhängigen Kriech- und Dehnungswerten basiert, mit denen es entwickelt wurde, fasst die kombinierte Wirkung der beiden Kriechmechanismen – versetzungsgesteuert bei moderaten Temperaturen und diffusionsgesteuert bei höheren Temperaturen – in zwei praktischen Parametern zusammen: dem Larson-Miller-Parameter, der die Extrapolation der Kriechlebensdauer des Metalls über verschiedene Temperatur-Zeit-Kombinationen ermöglicht, ohne jede Kombination einzeln testen zu müssen, und der Monkman-Grant-Beziehung, die die Kriechgeschwindigkeit nach Erreichen des sekundären Stadiums und Stabilisierung direkt mit der Zeit bis zum endgültigen Bruch des Metalls verknüpft. Eine höhere sekundäre Kriechgeschwindigkeit bedeutet gemäß dieser Monkman-Grant-Beziehung eine kürzere Zeit bis zum endgültigen Bruch.

ID:4443