Гетерогенной структуры

ас—функция коэффициента Пуассона изотропной гетерогенной композиции, описываемая формулой ас=2(4—5цс)/(7—5,ис) «ь «г, ап—функции коэффициента Пуассона компонентов 1, i и п соответственно, аналогичные по виду ас

PC— функция коэффициента Пуассона изотропной гетерогенной композиции, описываемая формулой (Зс=2(1+цс)/(1—2jic) Pi. PI. Pn— функции коэффициента Пуассона компонентов 1, i и я соответственно, аналогичные по виду (Зс

G— модуль упругости при сдвиге Gc, GI, G,, Gn— модули упругости при сдвиге гетерогенной композиции и

соответственно [см. уравнение (3.5)] /—податливость при сдвиге К. — объемный модуль упругости Кс, К\, Кг, Кп—объемные модули упругости гетерогенной композиции и

KIHS, KUHS— нижнее и верхнее предельные значения объемного модуля упругости гетерогенной композиции соответственно [см. уравнение (3.4)] M(t, Т) — обобщенный релаксационный модуль, зависящий от времени

Л!" (со, 7') — обобщенный динамический модуль потерь MI, Л42, Мс— обобщенные модули упругости компонентов 1 и 2 и гетерогенной композиции соответственно в уравнении Хальпи-на — Цая [см. уравнение (3.14)] t-—время

позиции двух несовместимых полимеров с заметно различными температурами стеклования температурные зависимости динамического модуля упругости и тангенса угла потерь схематически показаны на рис. 3.1,6. Каждой фазе композиции соответствует своя температура стеклования. Экспериментально установлено, что степень изменения модуля и высота максимума тангенса угла 8 зависят от объемного соотношения фаз и фазовой структуры композиции. В противоположность гомогенным статистическим сополимерам при изменении состава гетерогенной композиции в первую очередь изменяется форма кривых зависимости модуля или tg 8 от температуры, а не положения температур стеклования фаз.

того тела на негомогенное при заданном поверхностном смещении. Здесь будут приведены только пределы для объемных модулей упругости и модулей упругости при сдвиге л-компонентной изотропной гетерогенной композиции:

Рассмотрим сначала подход Будянского [12]. При однородном чистом сдвиге с напряжением т° модуль упругости любой гетерогенной композиции описывается выражением

Если допустить, что YI равно деформации в изолированном сферическом включении J-того компонента в бесконечной изотропной упругой матрице, подвергающейся в бесконечности сдвиговым напряжениям и имеющей упругие константы (пока неизвестные) гетерогенной композиции (рис. 3.3, а), то сдвиговая деформация в сферическом включении является однородной и равной

[11], а некоторые производные уравнений (3.8, 3.9) несколько позднее — Будянским [13]. Кернер [14] в своих расчетах использовал несколько иные представления о структуре гетерогенной композиции. Средняя или типичная частица наполнителя сферической формы окружена оболочкой материала матрицы. Эта оболочка контактирует со средой, имеющей упругие свойства гетерогенной композиции, через промежуточную зону (рис. 3.3, б). Образованная сферическая структура подвергается однородному гидростатическому давлению. Средняя объемная деформация и среднее объемное напряжение фактически равны соответствующим величинам для гомогенного тела с упругими константами композиции (под «средним» значением любой величины подразумевается интеграл этой величины по соответствующей области, деленный на объем этой области). В комбинации с обычными граничными условиями для перемещений и напряжений на границе раздела сферического включения и матрицы эти допущения приводят к выражению для Кс'

В первом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. В некоторой степени она может быть уменьшена. если применять сварочные материалы, дающие состав металла швов, который при сварочных скоростях охлаждения позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. Это возможно при сварке сталей, содержащих Cr ^ 18%, и достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля, марганца. В зависимости от свойств такого закаленного при сварке металла шва выбирают и режим последующей термообработки. Обычно появление такой гетерогенной структуры снижает коррозионную стойкость сварных соединений в ряде химически агрессивных сред.

Связь между свойствами и диаграммой состояния. В сплавах с ограниченной растворимостью свойства при концентрациях, отвечающих однофазному твердому раствору, изменяются по криволинейной зависимости, а в двухфазной области по прямой (см. рис. 60). Крайние точки на прямой отвечают свойствам предельно насыщенных твердых растворов. При образовании гетерогенной структуры [например, (а+р)-фаз I, некоторые свойства (твердость, прочность, электропроводность и др.) изменяются по правилу аддитивности.

ГЕТЕРОГЕНИЗАЦИЯ (от греч. hetero-genes - разнородный) в металлургии - создание в металлич. сплаве неоднородной (гетерогенной) структуры, состоящей из двух или неск. фаз, имеющих разл. кристал-лич. решётки.

Проведенные исследования позволили разработать новую хро-моникельмарганцевую жаропрочную сталь аустенитного класса, содержащую небольшое количество никеля [28]. Химический состав стали следующий: 0,3—0,45% С, до 0,35% Si, 10,0—12,5% Сг, 11,5—13,5% №, 6—11% Мп, 3,2^-4,2% А1, 1,4—2,0% V. Высокая жаропрочность разработанной стали связана с образованием гетерогенной структуры с'мелкодисперсным выделением двух упрочняющих фаз: интерметаллического соединения NiAl.'H карбидов .ванадия. Присутствие этих фаз в стали установлено рентге-ноструктурным фазовым анализом. Исследовали микроструктуру и прочностные свойства стали после различных режимов термической ебработки. Образцы были изготовленыхиз проката трех опытных плавок стали (№ 1, 2, 3, табл. 47). Изучалось влияние температуры и времени выдержки при закалке и старении на твердость и длительную прочность стали.

Для упрочнения свинца и создания гетерогенной структуры чаще всего добавляются сурьма и олово. Растворимость сурьмы в свинце при температуре 16—20° С невелика. Уже при небольших количествах сурьмы образуется эвтектика, содержащая 12—13°/„ Sb (фиг. 126). Твёрдые кристаллы сурьмы появляются в сплаве лишь при содержании её более 13%- Сплавы свинца с оловом (фиг. 127) также образуют эвтектические смеси, но растворимость олова в свинце значительна и при комнатных температурах.

Упрочнение свинца и создание гетерогенной структуры достигаются добавлением щелочных и щёлочноземельных металлов, как, например, натрия, кальция и др. Получаемые сплавы носят название щёлочноземельных баббитов. Помимо указанных добавок, в них часто встречаются олово, литий, барий и ртуть (табл. 52).

Обработку сталей и сплавов нужно производить в однофазном состоянии, так как при гомогенной структуре отдельные кристаллиты претерпевают более равномерную деформацию. В случае же гетерогенной структуры деформация может быть неравномерной вследствие различных свойств кристаллитов разных фаз, что может приводить к повышению сопротивления деформации, остаточным напряжениям и понижению пластичности обрабатываемого металла. Только отдельные виды гетерогенных структур, например мелкозернистый цементит, равномерно распределённый в феррите, обладают хорошей пластичностью. Поэтому при определении температур обработки ковкой-штамповкой необходимо руководствоваться также и диаграммами состояний (табл. 13).

Обработка стали и сплавов давлением по возможности должна производиться в однофазном состоянии, так как при гомогенной структуре отдельные кристаллиты подвергаются более равномерной деформации. В случае же гетерогенной структуры деформация может быть неравномерной вследствие различных свойств кристаллитов разных фаз.

Для нержавеющих сплавов, содержащих от 12 до 15% хрома, подобный фазовый состав щ наплавленном металле обеспечивается при содержании никеля от 4 до 8%. У таких сплавов эрозионная стойкость в 7 — 10 раз выше, чем у эталонной стали 20Х13НЛ. Если содержание никеля превышает 9—10%, в наплавленном металле будет структура более стабильного аустенита. Увеличение содержания хрома свыше 17% будет способствовать появлению гетерогенной структуры мартен-

могенности твердой фазы оправданно лишь при ДЖ<С20 мкм. Поскольку размеры частиц окислителя, как правило, одного порядка с указанной характерной длиной (или даже больше ее), то приходится сделать вывод, что модель, основанная на допущении (7), позволяет прогнозировать лишь тенденции изменения скорости горения. Для учета гетерогенной структуры топлива в модель следует добавить по крайней мере процедуру статистического осреднения. В общем случае величины бт и бг будут существенно меняться в зависимости от давления, температуры поверхности и энерговыделения на поверхности.

могенности твердой фазы оправданно лишь при ДЖ<С20 мкм. Поскольку размеры частиц окислителя, как правило, одного порядка с указанной характерной длиной (или даже больше ее), то приходится сделать вывод, что модель, основанная на допущении (7), позволяет прогнозировать лишь тенденции изменения скорости горения. Для учета гетерогенной структуры топлива в модель следует добавить по крайней мере процедуру статистического осреднения. В общем случае величины бт и бг будут существенно меняться в зависимости от давления, температуры поверхности и энерговыделения на поверхности.