При небольшом повышении температуры испытания форма кривых выносливости многих сталей сохраняет тот же вид, что и при температуре 20° С, т. е. в полулогарифмических координа­тах изображается двумя прямолинейными участками — наклон­ным (соответствующим перегрузкам) и горизонтальным, парал­лельным оси числа циклов.

Предельные повышения температур, до которых сохраняется указанный вид кривых усталости и таким образом существует действительный предел выносливости, для разных сталей раз­личны. Можно считать, что для ферритных сталей такая предель­ная температура находится на уровне 300- 400° С, для аусте­нитных сталей 550—600° С. С повышением температуры испыта­ния за указанные пределы первая ветвь кривой усталости распо­лагается более полого, а вторая принимает наклоь к оси абсцисс, вследствие чего угол между этими ветвями уменьшается и может соьсем исчезнуть. Тогда кривая усталости превратится в одну прямую.

Появление наклона второй ветви кривой выносливости сви­детельствует о том, что предельное сопротивление усталости ис­пытуемого материала непрерывно понижается с увеличением числа циклов. В этих случаях нельзя безоговорочно фиксировать зна­чение предела выносливости, а можно лишь говорить об условном (или ограниченном) пределе выносливости, т. е. предельной ам­плитуде для заданной определенной цикловой базы.

На рис 17, по данным ЦНИИТМАШа, показаны зависимости условного предела выносливости некоторых сталей ферритного класса от температуры испытания. Предел выносливости мало­углеродистой стали от минимального значения при - f - 100° С растет с увеличением температуры до 300—350° С, а затем при дальнейшем увеличении температуры резко падает. Такое повы­шение предела выносливости сталей связано с деформационным старением в процессе усталостных испытаний.

На рис. 18 показаны (по данным ЦНИИТМАШа) зависимости пределов выносливости жаропрочных аустенитных сталей от тем­пературы испытания. Как правило, аустенитные стали имеют ус­ловный предел выносливости при 500° С приблизительно такой же величины, что и при 20° С. Однако имеются исключения; напри­мер, стали 12Х18Н9Ти ЇХ 16Н13М2Б при повышении температуры испытания показывают резкое понижение сопротивления усталости.

Сопротивление усталости сталей при повышенных температу­рах находится в наиболее тесной связи с временным сопротивле­нием разрыву при соответствующей температуре (как это имеет место и при температуре 20° С). Отношение предела выносливости к временному сопротивлению разрыву при различных темпера­турах находится в пределах 0,45—0,60. При повышенных темпе­ратурах длительное действие статических нагрузок вызывает пол­зучесть металла. Предел ползучести с повышением температуры быстро падает, и опасные для деталей деформации или разрушения могут происходить при напряжениях значительно ниже пределов выносливости. Как правило, стали и сплавы, хорошо сопротивля­ющиеся ползучести, хорошо сопротивляются и усталости.

Явления ползучести могут сопутствовать и накоплению повре­ждений от усталости, в особенности при трапецеидальном харак­тере изменений напряжений в цикле (см. рис. 6).

/ — сталь 12Х18Н9Т; 2 — сталь

Х16Н25М6; 3 — сплав ХН77ТЮ

(20% Сг. основа — никель)

Для сопротивления металлов усталости характерен значитель­ный разброс опытных данных. Особенно большой разброс наблю­дается для характеристик долговечности (по времени работ или по числу циклов до излома). При одном и том же напряжении испытуемые образцы металла могуг показывать числа циклов до разрушения, различающиеся на один или даже на два порядка.

На рис. 19 приведены (по данным ЦНИИТМАШа) результаты испытаний на усталость круглых образцов литой (рис. 19, б) и прокатной (рис. 19, а) сталей. Эти данные показывают, что зна­чительный разброс наблюдается как для литой, так и для прокат­ной стали и что с ростом размеров образцов разброс уменьшается. Для достоверного определения пределов выносливости деталей требуется значительное количество образцов и соответствующая статистическая обработка, иначе можно легко допустить ошибку при определении сопротивления усталости.

Причины значительного разброса опытных данных при испы­таниях на усталость заключаются в статистическом характере усталостных повреждений — неоднородность механических свойств напряженных микрообъемов испытуемых объектов особенно резко проявляется при циклических нагрузках. Статистическая теория усталостной прочности, базирующаяся на неоднородности механических свойств и основных положениях теории вероятности, была впервые предложена Н. Н. Афанасьевым [5].