Градусной хрупкости

Электрические и магнитные поля — это такие влияющие величины, которые при обычной напряженности индуцируют только дополнительные напряжения или токи. Конечно, поля очень высокой напряженности могут воздействовать в принципе также на изменение чувствительности или на тонкую структуру градуировочной характеристики. Однако вероятность влияния таких сильных полей в измерительной практике невелика.

Если рассматривается общее изменение всей градуировочной характеристики под влиянием температуры 4—519 •

Линейные силораспределительные погрешности возникают тогда, когда при изменении условий, схемы силораспределения, т. е. при изменении 28, изменяется только чувствительность, в то время как тонкая структура градуировочной характеристики остается прежней. (Тогда графики могут быть получены один из другого путем аффинного преобразования рис. 2.37, а). В этом случае уравнение (2.105) можно переписать в следующем виде:

Наиболее часто встречающийся комплекс свойств изображается с помощью квазистатической градуировочной характеристики. Для этого предлагается снова сопоставлять по определенному способу отдельные погрешности, рассмотренные ранее.

Наилучшее описание получается тогда, когда вообще не требуется заранее применять сложные методы анализа и синтеза. Это бывает тогда, когда принимают во внимание непосредственно график-погрешности квазистатической градуировочной характеристики [уравнение (2.19)]

Рис. 2.49. График погрешности квазистатической градуировочной характеристики (по результатам измерения).

Рис. 2.51. Изображение поля допусков квазйстатической градуировочной характеристики (схематично).

Свойства пластичности материала являются существенной причиной погрешностей квазистатической градуировочной характеристики (гистерезис и невоспроизводимость), возникающих в датчиках, и ослабления напряжений. Они описаны в разд. 2.2.2.3. Особо можно добавить следующее [24, 65, 66]:

Эквивалентная схема и специфичная схема. Для квазистатической градуировочной характеристики действительны эквивалентные схемы, приведенные на рис. 3.49. Механическая часть характеризуется податливостью упругого элемента пр и практически не зависит от электрических процессов. В электрической части, наряду с зависимостью индуктивных сопротивлений от перемещения, необходимо учитывать также аналогичную зависимость омических сопротивлений.

Линеаризация квазистатической градуировочной характеристики может быть осуществлена также методом сравнения с мерой. Для этого в качестве меры используется частота другого датчика с одинаковой виброструной, которая может изменяться регулировочным винтом (рис. 3.61). Винт перемещается при измерении так, чтобы установить равенство частот на приборе, предназначенном для сравнения частот (например, на осциллографе); в этом случае угол перемещения а пропорционален силе. Недостатком этого способа является очень плохая динамическая характеристика, и он едва ли еще применяется.\

Датчики с продольными упругими элементами. При соответствующих деформациях (&i= е3= е, е2= е4= — ve) здесь получается сложное выражение для квазистатической градуировочной характеристики. Погрешность линейности из этого выражения при проведении теоретической прямой через опорные точки имеет вид

При анализе жаропрочности сварных швов необходимо учитывать, что вследствие неоднородности их структуры и более тонкого строения скорость протекания в них различных фазовых превращений при высоких температурах обычно выше, чем в соответствующих сталях. Это относится, например, к скорости процессов образования 475-градусной хрупкости и сг-фазы в аустенит-ных швах. Закономерности протекания структурных превращений в швах детально изложены в гл. VI—VII.

Данные швы, относясь в структурном отношении к мартенсит-ному классу, не склонны к 475-градусной хрупкости. При использовании для сварки проволок, близкого состава к стали 0X13, можно получить заметное охрупчивание швов в условиях старения при 400—500° С.

Аустенито-ферритные композиции с нерегламентированным содержанием ферритной фазы типов ЭА-1, ЭА-2, ЭА-1Б, ЭА-1М2Ф применяются для сварки конструкций из нержавеющей кислотостойкой стали, работающих при температурах до 250—300° С. Для предупреждения возможности значительного охрупчивания швов, имеющих повышенное количество ферритной фазы при выдержках в интервалах температур интенсивного выделения сг-фазы (550—850° С) и 475-градусной хрупкости (425—550° С), необходимо всемерно ограничивать длительность их пребывания при указанных критических температурах. В частности, не рекомендуется подвергать конструкции стабилизирующему отжигу для снятия напряжений, сварка должна вестись на минимально возможной погонной энергии. Как правило, следует вводить ограничение максимальной толщины многослойных швов или обеспечивать послойное их охлаждение при сварке.

Наиболее изучены процессы охрупчивания аустенито-феррит-ных и феррито-аустенитных швов [3, 23, 35, 37, 65, 72, 1043. Как показано многочисленными исследованиями, ферритная фаза в аустенитном наплавленном металле может оказывать заметное влияние на его механические свойства, жаропрочность и коррозионную стойкость. При анализе причин изменения свойств аустенито-ферритного наплавленного металла можно руководствоваться общими положениями теории хладноломкости, 475-градусной хрупкости и cr-охрупчивания. Особенности его строения

Заметное влияние на свойства аустенито-ферритного наплавленного металла и прежде всего на пластичность и вязкость оказывают его выдержки в температурных интервалах 300—500 и 550—900° С (рис. 115). В первом случае это связано с явлением 475-градусной хрупкости, а во втором с а-охрупчиванием.

Исследования, выполненные с целью выяснения природы ох-рупчивания в данном интервале температур, позволяют считать, что ответственным за этот процесс является механизм 475-градусной хрупкости, обусловливающей структурные изменения в первую очередь на границе раздела ферритной и аустенитной фаз [23, 37]. Тонкое строение наплавленного металла и в этом случае определяет большую скорость процесса и возможность заметного его проявления даже при сравнительно низком содержании феррита в структуре.

В соответствии с общими положениями теории 475-градусной хрупкости снятие эффекта этого охрупчивания обеспечивается относительно кратковременным нагревом образцов при температуре 550° С и выше. Для состава Х18Н9МФ2С2 с 20% феррита ударная вязкость полностью восстанавливается уже после нагрева при 450° С длительностью 2 мин. Для состава же типа Х25Н5 время выдержки для восстановления свойств составляет при 550° С уже несколько часов.

Состояние сг-охрупчивания более стабильно, чем состояние 475-градусной хрупкости. В этом случае (рис. 116) даже повышение температуры до 800° С не приводит к заметному росту ударной вязкости наплавленного металла с 15% исходного феррита. Наблюдается лишь монотонное повышение ее значений с ростом температуры, причем кривые для составов с разным уровнем ст-охруп-чивания (6 и 15% исходного феррита) идут параллельно.

Гомогенизация структуры наплавленного металла в результате аустенитизации обусловливает его значительно более высокую стойкость в результате старения, хотя качественно процессы образования о-фазы и 475-градусной хрупкости наплавленного металла в этом состоянии те же, что и в исходном состоянии после сварки.

21. Д я т л о в В. И. и К о п е р с а к Н. И. О природе 475-градусной хрупкости хромоникелевых нержавеющих сталей. — «Автоматическая сварка», 1959, № 5.

Нагрев двухфазных сварных швов, содержащих более 8—10% феррита, при температурах 350—600° С вызывает резкое упрочнение и хрупкость, причем структура швов не претерпевает видимых изменений и магнитность их сохраняется. Швы, содержащие меньшее количество феррита, как и чистоаустенитные швы, не охрупчи-ваются при нагреве в указанном выше интервале температур. Обнаруженное явление не связано, по-видимому, ни с выпадением карбидов, ни с превращением б -> о и по своей природе, вероятно, аналогично так называемой «475-градусной хрупкости», наблюдавшейся ранее только в высокохромистых сталях.