Истинного сопротивления

Диаграммы состояния, построенные по экспериментальным данным, не отвечают состоянию истинного равновесия, так как получены в условиях реальных скоростей охлаждения. Однако они качественно согласуются с диаграммами состояния, построенными исходя из термодинамических условий равновесия фаз, и поэтому к ним можно применять общие условия равновесия фаз, в том числе и правило фаз.

1) истинного равновесия (или кинетического, или эволюционного) в иерархической биологической термодинамике (или просто макротермодинамике) - как состояния открытой системы, рассматриваемой на заданном иерархическом уровне описания, в которое система (подсистема) приходит к моменту смерти вследствие завершения протекания процессов обмена веществ с окружающей средой в заданной шкале времени. Истинное квазиравновесие - частичное равновесие. За время релаксации (вследствии протекания процессов i -го типа) j - подсистемы к истиному квазиравновесию число и элементарный состав компонентов других смежных взаимосвязанных подсистем из-за их пространственной или временной изоляции и заданной шкале времени существенно не меняются. Истинное квазиравновесие на временных масштабах его установления можно считать истинным равновесием. Однако, в эволюционной шкале, когда имеет место многократная редупликация (воспроизведение) структур, это истинное равновесие следует рассматривать как квазиравновесие

1) истинного равновесия (или кинетического, или эволюционного) в иерархической биологической термодинамике (или просто макротермодинамике) - как состояния открытой системы, рассматриваемой на заданном иерархическом уровне описания, в которое система (подсистема) приходит к'моменту смерти вследствие завершения протекания процессов обмена веществ с окружающей средой в заданной шкале времени. Истинное квазиравновесие - частичное равновесие. За время релаксации (вследствие протекания процессов i -го типа) j - подсистемы к истиному квазиравновесию число и элементарный состав компонентов других смежных взаимосвязанных подсистем из-за их пространственной или временной изоляции и заданной шкалы времени существенно не меняются. Истинное квазиравновесие на временных масштабах его установления можно считать истинным равновесием. Однако в эволюционной шкале, когда имеет место многократная редупликация (воспроизведение) структур, это истинное равновесие следует рассматривать как квазиравновесие

циалом. Сам факт постоянства потенциала в стационарном состоянии „свидетельствует о том, что сумма положительных зарядов, поступающих на электрод, в точности уравновешивается притекающими к электроду отрицательными зарядами, Поэтому уравнение (7.7), как и (7.1), выражает баланс электрических зарядов. В то же время оно не является условием материального баланса. В этом заключается отличиеста-ционарного состояния от состояния истинного равновесия. Действительно, из (7.7) следует:

Подобные испытания с микроконцентрацией ионов иода в растворах с концентрацией LiOH около 2-10~3 М в контакте с LiOH-смешанным слоем ионитов дают величину К от 17 до 135, зависящую от направления, по которому достигается равновесие. Для высоковалентных продуктов деления, как и ожидалось, нет истинного равновесия, однако коэффициенты распределения /(= (активность в воде) /(активность в смоле) использовались обычно как мера захвата активности смолой (табл. 7.7).

Если двухфазный сплав состоит из смеси соприкасающихся друг с другом кристаллов фаз Л и В, то поверхностная энергия, связанная с поверхностью раздела А—В обычно зависит от относительной ориентировки кристаллов названных фаз. В этом случае для истинного равновесия необходимо, чтобы кристалл А соприкасался с кристаллом В по поверхности с наиболее низкой поверхностной энергией. Величина этой энергии часто имеет важное значение для объяснения мелкокристаллической структуры сплавов. Например, известно, что в случае равновесия между твердой фазой и жидкостью растворимость твердой фазы возрастает с уменьшением размеров частицы. Аналогичное явление также наблюдается при взаимодействии между твердыми фазами. Почти во всех работах по изучению диаграмм равновесия влияние поверхностной энергии во внимание не принимается, так как при размерах кристаллов больше 0,010 мм эта энергия относительно мала.

Структурные превращения в металлах и сплавах сопровождаются выделением или поглощением скрытой теплоты превращения (например, при расплавлении металлов поглощается скрытая теплота плавления) или же связаны с аномальной удельной теплоемкостью, которая наблюдается, например при образовании сверхструктуры в Р -латуни. Отсюда следует, что при нагревании или охлаждении металла или сплава в одинаковых условиях структурные изменения должны вызвать изменение хода кривой температура — время. По перегибу кривой можно найти температуру структурного превращения. В условиях истинного равновесия температура (или температурный интервал), при которой происходит данное структурное превращение, является постоянной для данного металла или сплава, но практически часто наблюдается температурный гистерезис структурного превращения. Например, при медленном охлаждении з условиях истинного равновесия жидкое олово затвердевает при постоянной температуре 231,9°, но в обычных опытах часто оказывается возможным, прежде чем начнется кристаллизация, охладить жидкое олово на 20 или 30° ниже его истинной температуры затвердевания. Это явление обычно называется переохлаждением. Переохлаждение является результатом кристаллизации, происходящей путем зарождения центров и их роста.

Изменение направления кривой в точке х указывает на начало затвердевания, тогда как конец затвердевания лежит вблизи изгиба в точке х'. Сравнительно крутое падение кривой ниже точки х' является результатом того, что во время остановки скорость охлаждения печи бъига больше, чем скорость охлаждения сплава. Поскольку первые выделившиеся кристаллы твердой фазы имеют состав у, а последние — у', затвердевание может происходить в истинно равновесных условиях только в том случае, если скорость охлаждения настолько мала, что возможно выравнивание состава вследствие диффузии в твердом состоянии и достигается равновесие во всем интервале температур от у до у'. В большинстве случаев скорость охлаждения, необходимая для истинного равновесия, слишком мала для практических целей. В действительности эксперимент показывает, что изгиб в точке х' на кривой охлаждения (рис. 65, б) будет ниже, чем точка х1 на диаграмме равновесия (рис. 65, а). Отсюда следует, что хотя при благоприятных экспериментальных условиях по началу остановки на кривой охлаждения можно определить истинную точку ликвидуса, конец остановки даст слишком низкую температуру для точки на

тике. Поэтому точный состав эвтектики лучше определять методом микроскопического исследования сплавов, которые были медленно охлаждены при непрерывном перемешивании. Необходимо подчеркнуть важность медленного охлаждения и перемешивания, так как при быстром охлаждении сплавы, б1лизкие по составу к эвтектической точке, могут иметь микроструктуры, совершенно отличные от микроструктур, полученных в равновесных условиях. Например, на рис. 23 показана эвтектическая точка Е, в которой а и р-фазы находятся в равновесии с жидкостью. В условиях истинного равновесия сплав состава М будет выделять вначале а-твердый раствор, а затем эвтектику. Если, однако, происходит переохлаждение, то может быть достигнута температура (ниже пунктирной линии, представляющей экстраполяцию кривой ликвидуса р-фазы), при которой сплав будет пересыщен и «- и Р -фазой. В таких условиях возможно, что вначале выделятся кристаллы (3-твердого раствора, а затем смесь (а+Р), которая не будет соответствовать эвтектическому составу.

В условиях истинного равновесия сшгав состава х начнет затвердевать при температуре хх' с выделением твердого раствора а состава х'. По мере охлаждения состав жидкости и твердой фазы будет меняться соответственно вдоль кривых хЕ и х?С и при температуре CDE произойдет перитектическая Реакция, пока вся жидкость не прореагирует с «-твердым рас-9*

•Кривая охлаждения должна иметь вид, показанный на рис. 70, б. Когда начинается перитектическая реакция, каждый кристалл твердого раствора а покрывается пленкой или оболочкой твердого раствора Р и, если не размешивать сплав так энергично, что твердые частицы будут разбиты, реакция может развиваться только путем диффузии через -этот слой. Но так как это трудно достижимо, то условия истинного равновесия практически редко могут быть достигнуты при перитектиче-ском превращении и вместо кривой рис. 70, б получается кри-

Точнее значение истинного сопротивления разрыву SK определяется по данным диаграммы растяжения:

Точное значение истинного сопротивления разрыву SK определяется по данным диаграммы растяжения:

~ 3% соответствует изменение D( (q > 2) на - 2...3%, а увеличению цластичности (~ 55%) и истинного сопротивления разрушению (~ 19%) — увеличение f
С повышением скорости деформирования характеристики пластичности б и гр армко-железа и сплава Д16 в условиях комнатной температуры также увеличиваются. Величина истинного сопротивления этих металлов разрыву SK в исследованном диапазоне от скорости деформирования не зависит.

Упрочнение металла при холодной пластической деформации сопровождается поглощением энергии. Например, при деформациях, меньших 20%, медь поглощает от 8 до 12% затраченной работы, алюминий — 7—8%, сталь— 12—16%. С увеличением степени деформации рост поглощенной энергии (в процентах к затраченной) уменьшается, т. е. металл стремится к некоторому насыщению. Анализ кривых упрочнения при растяжении и сжатии (изменение истинного сопротивления деформированию от деформации) показывает, что интенсивность упрочнения dcr/de с увеличением степени деформации уменьшается. Так, насыщение или порог упрочнения для углеродистых сталей наступает при степенях деформации 40—50 %, а для аустенитной стали ЭИ69 — при 60—70% [84].

сплава В95 были определены среднее значение истинного сопротивления разрыву .4k и дисперсия этой хар-ки, причем x=sk= = 72,5 кг/мм2 и 72=1,38 кг*/мм*. Определить 90%-иые доверительные интервалы для среднего значения и дисперсии. По табл. VIII и XVIII, приведенным в [2] для и=20 и р=90%, находим, что г?)„_г=1,73, Х*=10,1 и Хг=30,1.

Методом вдавливания шарика пли конуса на нек-рую заданную величину можно приближенно оцепить предел текучести материала. Иногда, преимущественно в исследовательских целях, определяют Т.царапанием, связанную по существу с сопротивлением материала разрушению. Твердость при царапа^ нии может служить косвенным методом определения истинного сопротивления разрушению Sk. Показано, что iS^ = 4,02

ТВЕРДОСТЬ ПРИ ЦАРАПАНИИ — свойство материалов сопротивляться локальному разрушению, осуществляемому острым наконечником из твердого материала (алмаза, закаленной стали, твердых сплавов), при нанесении царапины на поверхность образца или изделия. Т. при ц. оценивается количественно или шириной царапины при постоянной нагрузке на острие или величиной нагрузки, необходимой для нанесения царапины заданной ширины. Царапина наносится с помощью прибора (напр., Мартенса), после чего ее ширина измеряется с высокой точностью (до долей микрона). Особенность Т. при ц. заключается в ее нечувствительности к наклепу и зависимости только от истинного сопротивления материала разрушению (S^).

чала пластически деформируется (наклёпывается), а затем, когда напряжения достигают величины истинного сопротивления разрыву S/,, происходит разрыв. Так как для одного и того же металла истинное сопротивление разрыву одинаково для ненаклёпанного и наклёпанного состояния, то и ширина царапины (при Р — = const) получается одинаковой.

Твёрдость, определённая по методу царапания, может служить для оценки величины истинного сопротивления разрыву Sft. Н. Н. Давиденковым установлена следующая зависимость [3]:

Пользуясь законом независимости потенциальной энергии формы, теория обработки металлов давлением доказывает, что: 1) в основу определения удельного давления течения при любом процессе формоизменения должна быть положена обобщённая кривая истинного сопротивления и 2) для практических подсчётов следует пользоваться приближённой обобщённой кривой, в качестве которой можно принять кривую истинных напряжений 2-го рода при растяжении (кривая упрочнения, изображённая на фиг. 6), экстраполированную до конечной ординаты и устанавливающую зависимость кежду сопротивлением при линейном растяжении и сужением шейки.