Изменения структурного

Следует также отметить, что рассмотрение в соединении в качестве мягкой либо твердой прослойки только сварного шва было бы не совсем правомерно. Фактически в сварном соединении имеется целый ряд различных прослоек с разной структурой, химическим составом, а следовательно, и механическими свойствами. Так, на границе сплавления основного металла и металла шва имеются участки с особым составом и свойствами металла, отличающимися от металла шва и основного металла; в самом основном металле вследствие изменения структурных составляющих за счет термического воздействия и последующего охлаждения с различными скоростями образуются мягкие (разупроч-ненные) или твердые (закалочные) прослойки, которые в

Следует также отметить, что рассмотрение в соединении в качестве мягкой либо твердой прослойки только сварного шва было бы не совсем правомерно. Фактически в сварном соединении имеется целый ряд различных прослоек с разной структурой, химическим составом, а следовательно, и механическими свойствами. Так, на границе сплавления основного металла и металла шва имеются участки с особым составом и свойствами металла, отличающимися от металла шва и основного металла; в самом основном металле вследствие изменения структурных составляющих за счет термического воздействия и последующего охлаждения с различными скоростями образуются мягкие (разупроч-ненные) или твердые (закалочные) прослойки, которые в сварочной литературе принято называть зонами термического влияния (ЗТВ); в шве и основном металле за счет диффузии и миграции легирующих элементов происходит обра-

После испытания на трение скольжения хромистой стали (15% Сг), легированной Mo, Mo+W и Mn + Ni + Cu, в поверхностных слоях происходят превращения у-*а и а-+у, измельчение блоков, увеличение плотности дислокаций и др. Степень и характер изменения структурных превращений по глубине слоя зависят от природы легирования аустенита. Для повышения износостойкости сталей такого типа целесообразно легирование аустенитообразующими элементами (особенно марганцем, понижающим энергию дефекта упаковки), а также сильными карбидообразующими элементами (W, Мо), измельчающими структуру и препятствующими развитию рекристаллизации в наклепанном аустените [10]. Можно считать установленным, что если в процессе работы не происходит превращения остаточного аустенита в высокопрочный мартенсит, то в условиях абразивного износа он значительно легче срезается и уносится абразивными частицами.

В работе [81 ] стадийный механизм анодного растворения связывают с субструктурой металла. Влияние уменьшения плотности границ субзерен при повышении температуры отпуска железа на его электрохимическое поведение авторы связывают с уменьшением числа активных участков на поверхности, что, по их мнению, определяет переход от механизма Хойслера к механизму Бокриса. Однако смена механизмов характеризуется изменением наклона тафелевского участка анодной поляризационной кривой, чего в действительности не наблюдалось при нарастании пластической деформации железа [60], а также в наших опытах. По-видимому, с повышением температуры термической обработки механизм анодного растворения может изменяться при переходе от полигонизации к укрупнению субзерен вследствие качественного изменения структурных факторов. Простое же уменьшение числа искажений решетки при полигонизации не влияет на механизм растворения, хотя оба процесса идут с уменьшением избыточной энергии и потому скорость растворения должна в обоих случаях уменьшаться.

В работе [89 ] стадийный механизм анодного растворения связывают с субструктурой металла. Влияние уменьшения плотности границ субзерен при повышении температуры отпуска железа на его электрохимическое поведение объясняют уменьшением числа активных участков на поверхности, что по мнению авторов работы [89] определяет переход от механизма Хойслера к механизму Бокриса. Однако смена механизмов характеризуется изменением наклона тафелевского участка анодной поляризационной кривой, чего в действительности не наблюдалось при нарастании пластической деформации железа [66], а также в наших опытах. По-видимому, с повышением температуры термической обработки механизм анодного растворения может изменяться при переходе от полигонизации к укрупнению субзерен вследствие качественного изменения структурных факторов. Простое же уменьшение числа искажений решетки при полигонизации не влияет на механизм растворения, хотя оба процесса идут с уменьшением избыточной энергии и потому скорость растворения должна в обоих случаях уменьшаться.

Реализация больших усилий деформирования в данной установке открывает возможность совмещать стандартные механические испытания с одновременными микроструктурными исследованиями поверхности деформируемого образца и таким образом устанавливать зависимость изменения структурных параметров и уровня прочностных и пластических свойств.

Вследствие воздействия на (материал нейтронного облучения его свойства существенно изменяются. Изменение кристаллической структуры графита проявляется: в росте размера элементарной ячейки вдоль кристаллографической оси с и сокращении— вдоль оси а; уменьшении размеров кристаллитов, определяемом по ширине рентгеновских дифракционных линий; снижении степени упорядоченности. Поэтому установление общих закономерностей изменения структурных характеристик углеродных материалов в зависимости от условий облучения (дозы,, температуры) и от исходных значений их позволит лучше понять механизм радиационного изменения свойств конструкционного графита.

ными в этой связи являются комплексные исследования характеристик ползучести, длительной прочности и изменения структурных состояний под действием высоких температур и длительных статических нагрузок.

Создание конструкционных материалов с заданными механическими свойствами, прогнозирование их прочностных характеристик, определение исходного и остаточного ресурсов конструкций и причин их разрушения невозможно без глубокого изучения структуры материалов на макро- и микроуровнях, без исследования распределения химического состава микровключений, динамики изменения структурных параметров в процессе нагружения материалов. Между структурой и механическими свойствами материалов имеется определенная взаимосвязь. Это позволяет судить об их прочностных характеристиках по результатам исследования структуры, не прибегая к измерениям механических параметров.

Показанный прием рассмотрения изменения структурных составляющих годности различных машин в период их потребления и старения и вытекающие из этого возможности определения новых характеристик машин позволяют быстрее находить практические меры по совершенствованию конкретных машин и использовать эти характеристики при создании машин будущего.

Второе направление анализа изменения структурных составляющих годности машин по мере использования их потребителями приводит к зависимости, определяющей закономерности старения машин различных категорий.

Распад мартенсита при отпуске влияет на все свойства стали. При низких температурах отпуска (до 200—250 °С) уменьшается склонность стали к хрупкому разрушению. В случае низкотемпературного отпуска твердость закаленной и отпущенной стали не зависит от содержания в ней легирующих элементов и определяется в основном содержанием углерода в а-растворе. Поэтому высокоуглеродистые стали, имеющие высокую твердость после закалки, сохраняют ее (более высокое содержание углерода в мартенсите) и после отпуска при температурах до 200—250 °С. Прочность и вязкость стали при низких температурах отпуска несколько возрастают вследствие уменьшения макро- и микронапряжений и изменения структурного состояния (выделения упрочняющих фаз—карбидов). С повышением температуры отпуска от 200—250 до 500—680 °С заметно снижается твердость, временное сопротивление, предел текучести и повышается относительное удлинение и сужение (рис. 122, б).

На рис. 142, а показано влияние циклического нагружения на характер изменения структурного состояния материала под действием деформационного старения при 620° С. Особенностью данного температурного режима испытания является наличие двух максимумов на кривых изменения электросопротивления образцов после 1; 3; 5; 10 и 15 циклов нагружения (кривые 2, 3, 4, 5 и 6 соответственно). Время достижения первого максимума в большей степени, чем второго, зависит от количества предшествующих циклов нагружения. Первый максимум наблюдается в интервале от 5 до 12 мин, второй — от 1 до 2 ч. Причиной появления на экспериментальных кривых первого максимума могут быть образование метастабильных выделений, а также реакции между примесными атомами и дефектами кристаллического строения, образующимися в металле при циклической деформации, причем достаточно высокая температура испытания способствует быстрому протеканию этих реакций.

Определим общий вид уравнений связи напряжений и деформаций с учетом изменения структурного состояния материала, которое представим, как это сделано в работе [217], набором так называемых структурных параметров рь..., рт, характеризующих плотность и распределение различного рода линейных и точечных дефектов в кристаллитах, размеры зерен и блоков, их разориентировку и т. д.

Полученные теоретические зависимости усталости от шероховатости поверхности представляют бесспорную научную ценность. Но они не учитывают возникающего в процессе обработки резанием изменения структурного состояния металла в поверхностном слое, обусловливающего и изменение механических свойств в нем (наклеп). В реальных деталях после окончательной обработки обычными механическими методами металл поверхностного слоя пластически деформирован на глубину, значительно большую, чем высота неровностей на поверхности. Это обстоятельство может существенно сказаться на значениях характеристик усталости, вычисленных по этим формулам.

Для моделирования поведения материалов, учитывающего указанные особенности деформирования конструкций, могут быть использованы как деформационная теория пластичности или теория малых упругопластических деформаций А.А. Ильюшина, обобщенная на случай сложного неизотермического нагружения в работах [35, 36] , так и разнообразные теории течения [36, 37] и др. Однако применение наиболее общих из них, позволяющих рассматривать сложные траектории силового и температурного нагружения, происходящие при этом изменения структурного состояния материалов, сопряжено со значительными трудностями экспериментального и вычислительного характера. Поэтому на практике широкое применение нашли соотношения деформационной теории пластичности, учитывающие, разумеется, условия разгрузки и последующего нагружения, и теории течения для достаточно простых и подробно исследованных моделей. При этом удается ограничиться минимальным объемом экспериментальных данных, необходимых для определения соответствующих параметров моделей. Примерами такого подхода применительно к статическим и квазистатическим задачам деформирования и прочности конструкций являются работы [33—36, 38, 40] и др.

Влияние отпуска на механические свойства. Распад мартенсита при отпуске влияет на все свойства стали. При низких температурах отпуска (до 200—250 °С) уменьшается склонность стали к хрупкому разрушению. В случае низкотемпературного отпуска твердость закаленной и отпущенной стали мало зависит от содержания в ней легирующих элементов и определяется в основном содержанием углерода в сс-растворе (мартенсите). В связи с этим высокоуглеродистые стали, имеющие высокую твердость после закалки, сохраняют ее (более высокое содержание углерода в мартенсите) и после отпуска при температурах до 200—250 °С- Прочность и вязкость стали при низких температурах отпуска несколько возрастает вследствие уменьшения макро- и микронапряжений и изменения структурного состояния. Повышение температуры отпуска от 200—250 до 500—600 °С заметно снижает твердость, временное сопротивление, предел текучести и повышает ¦ относительное удлинение, сужение (рис. 128, а) и трещиностой-кость К1с.

5) потери топлива при складском хранении за счет окисляемости, изменения структурного состава, выветривания, раструски и т. п. должны быть минимальными.

К отдельному виду нагружения относят длительно действующие нагрузки в условиях высоких температур. Основным здесь является выбор металла, обладающего длительной жаропрочностью, и способа сварки, обеспечивающего получение сварных соединений, не уступающих по свойствам основному металлу [92]. Длительное воздействие температуры или ее изменение во времени по определенному закону, в том числе и без нагрузок, в ряде случаев может вызвать существенные изменения прочности и пластичности под влиянием изменения структурного состояния.

Видно, что как в уравнениях (5.10а) и (5. На), так и в] зависимостях (5.13) и (5.15) учет изменения структурного состеяния предлагается осуществлять посредством введения параметров, характеризующих изменение предела текучести материала при длительном нагружении.

р процессе которого помимо изменения структурного или фазового состояния уменьшается уровень внутренних напряжений.

Распад мартенсита при отпуске влияет на все свойства стали. При низких температурах отпуска (до 200—250 °С) уменьшается склонность стали к хрупкому разрушению. В случае низкотемпературного отпуска твердость закаленной и отпущенной стали не зависит от содержания в ней легирующих элементов и определяется в основном содержанием углерода в а-растворе. Поэтому высокоуглеродистые стали, имеющие высокую твердость после закалки, сохраняют ее (более высокое содержание углерода в мартенсите) и после отпуска при температурах до 200—250 °С. Прочность и вязкость стали при низких температурах отпуска несколько возрастают вследствие уменьшения макро- и микронапряжений и изменения структурного состояния (выделения упрочняющих фаз—карбидов). С повышением температуры отпуска от 200—250 до 500—680 °С заметно снижается твердость, временное сопротивление, предел текучести и повышается относительное удлинение и сужение (рис. 122, б).

б) применение методов безокислительного нагрева при проведении окончательной термической обработки: использование тщательно раскисленных соляных ванн, установок для нагрева в кипящем слое инертного материала, различных защитных атмосфер в печном и контейнерном вариантах, вакуумных печей и устройств; следует отметить, что стали и сплавы содержащие элементы, обладающие высокой упругостью паров (например, хром, молибден, алюминий, другие легкоплавкие компоненты), во избежание изменения структурного состояния и свойств поверхностного слоя или всей миниатюрной детали нельзя подвергать