Изменение структурно

Рис. 41. Изменение структуры железа при пластическом деформировании (Розенгейн). Х100:

Если рассмотреть, как влияют растворенные в железе элементы на прочность (которое следует ожидать в соответствии с изменением параметра решетки, рис. 83,а), то никель, хром и марганец упрочняют железо слабо (возможное изменение структуры при этом не рассматривается), а вольфрам, молибден и кремний сильно, причем кремний, сжимающий решетку, упрочняет сильнее вольфрама и молибдена, расширяющих решетку железа.

Описанный выше процесс фиксирования быстрым охлаждением неустойчивого состояния носит название закалки, а последующий процесс постепенного приближения к равновесному состоянию (путем нагрева или длительной выдержки) называется отпуском и старением. Столь разнообразное изменение структуры, достигаемое разной степенью приближения сплава к равновесному состоянию, приводит к разнообразному изменению свойств, чем и обусловлено широкое применение термической обработки, в основе которой заложены процессы неравновесной кристаллизации, в общих чертах описанные выше.

В чугуне с шаровидным графитом нет острых надрезов, так как нет пластинчатых графитных включений, и изменение структуры металлической основы в результате термической обработки заметно отражается на его свойствах. Для чугуна с шаровидным графитом принципиально возможны все виды термической обработки, применяемые для стали, и их начинают использовать для улучшения свойств этого чугуна.

Koiif'.iii). ;i при металлургическом производстве металлургическое изде-,:к получает определенную внешнюю форму (слиток), но не это является ;>:!!К'делкюш,иы. При обработке резанием, ковке, штамповке и т. д. в какой-1: и степени изменяется структура металла (или его поверхностных слоев), но это (. л-дует рассматривать как сопутствующее явление, так же как и изменение с -рмы при термической обработке, основная цель которой — изменение структуры металла.

где Эр — радиолизный эффект, обусловленный изменением химического потенциала коррозионной среды в результате ее радио-лиза; Зд — деструктурирующий эффект — изменение структуры (деструкция, образование дефектов) защитной пленки в результате ее бомбардировки облучающими частицами; Зф — фоторадиационный эффект — изменение полупроводниковых свойств окис-ных пленок при поглощении энергии излучения.

При более высоких температурах вследствие высокого давления паров разложившегося карбонила действие СО па железо прекращается. При действии СО имеет место коррозия поверхностного слоя металла с его разрыхлением па глубину до 5 мм. Изменение структуры металла на некотором расстоянии от поверхности уже не происходит.

Ближайшая цель машиностроителей — изменение структуры производства, повышение качественных характеристик машин и оборудования. Ежегодное обновление машиностроительной продукции намечено довести к 1990 году до 13 % против 4,5 % в 1985 году. В дальнейшем предусматривается осуществить переход к экономике высшей организации и эффективности со всесторонне развитыми производительными силами, зрелыми социалистическими производственными отношениями, отлаженным хозяйственным механизмом. Такова стратегическая линия партии.

Изменение структуры поликристаллического металла при пластической деформации. Пластическая деформация поликристалли-

При сквозной закалке свойства стали и, в частности, твердость по всему сечению изделия одинаковы. При несквозной закалке изменение структуры стали по сечению способствует соответствующим изменениям свойств. Распределение твердости по сечению закаленных цилиндров из разных сталей показано на рис. 130. При несквозной прокаливаемости твердость падает от поверхности к сердцевине. При несквозной прокаливаемое™ отпуск при высокой температуре уменьшает различие в твердости и временном сопротивлении по сечению. Однако предел текучести, ударная вязкость и относительное сужение в сердцевине образца остаются более низкими. Это объясняется разным характером строения феррито-карбиднон структуры. В закаленном слое в результате отпуска мартенсита образуется более дисперсная феррпто-карбид-ная структура зернистого строения, а в сердцевине она более грубая и имеет пластинчатое строение.

В настоящее время в производстве черных и цветных металлов широко практикуется процесс искусственного регулирования размеров и формы зерен вследствие введения в расплавленный металл нерастворимых веществ. Этот процесс называют модифицированием, а примеси, воздействующие на структуру,— модификатор а-м и. При модифицировании благодаря равномерному распределению искусственных примесей (модификаторов) по всему объему жидкого металла зерна получаются более мелкими и несколько иной формы. Такое изменение структуры металла улучшает его механические ги технологические свойства.

Появление адсорбированного слоя в зависимости от свойств жидкости может иметь различную физическую природу: молекулярное или электрическое поле твердого материала, электрически заряженный двойной слой. Независимо от причины их образования в поверхностных слоях наблюдается изменение структуры жидкости (упорядочение слоев молекул) и, следовательно, изменение структурно чувствительных физических свойств (в частности, вязкости и теплопроводности), Отсюда следует, что первая из упомянутых ранее причин облитерации есть следствие образования адсорбированных слоев.

Во-первых, при длительной эксплуатации разнородных сварных соединений сталей типа 15Х5М происходит изменение структурно-механической неоднородности. Вдоль зоны сплавления наблюдается науглероживание аустенитного металла сварного шва до 0,1-0,15 мм (рис. 3.14, б) с микротвердостью до 350-380 единиц и обезуглероживание основного металла на глубину до 0,005-0,12 мм (рис. 3.15). Микротвердость на феррритных (светлых) участках обезуглероживания (см. рис. 3.15) понижается до 90-120 единиц (900-1200 МН/м2). Микротрещины по границам ферритных зерен (см. рис. 3.14, а и б) имеют характерные признаки развития трещин термической усталости.

Для эффективного поиска и обнаружения в конструкции аппарата зон с повышенным риском возникновения трещино-подобных повреждений используется метод вихретокового контроля. Для оценки текущего состояния материала на ранних стадиях разрушения в качестве характеристик повреж-денности выбирается изменение структурно чувствительного обобщенного параметра контроля р.

Известно, что в процессе приработки металлополимерных сопряжений на металлическом контртеле образуется пленка фрикционного переноса, состав, структура и свойства которой имеют определяющее значение в механизме трения и изнашивания сопряжения. Рассмотрим изменение структурно-фазового состава пленки фрикционного переноса в процессе длительного (до 52 часов) трения. Контртело в виде плоского диска изготавливали из алюминиевого сплава В95, содержащего в качестве легирующих добавок магний, медь, цинк в количествах от 2 до 6%. Обработка рентгенограмм, снятых после 12, 20 и 32 часов трения, показала, что пленка фрикционного переноса, кроме фторо-пласта-4, содержит медь и что при этом в полимерной матрице нет кристаллических областей. С увеличением продолжительности трения

Изменение структурно-фазового состояния поверхностного слоя стали приводит к изменению ее триботехнических свойств и износостойкости деталей узлов трения. Можно выделить четыре основных механизма повышения износостойкости стали вследствие ионной имплантации: создание благоприятной схемы остаточных внутренних напряжений; упрочнение поверхностных слоев; изменение химических и адгезионных свойств поверхности; изменение закономерностей упрочнения поверхностных слоев.

Изменение магнитных свойств стали 1X13 в зависимости от температуры отпуска после закалки с разных температур исследовано авторами данной статьи, и результаты представлены на рис. 2, а (химический состав приведен в табл. 4). Наибольшее изменение структурно-чувствительные характеристики претерпевают в интервале температур отпуска 500— 600 °С. В области же температур, в которых эта сталь обрабатывается по ГОСТ, на кривых изменения магнитных свойств наблюдается почти прямолинейный участок, магнитные свойства изменяются очень слабо, в то время как механические продолжают монотонно убывать. Такое изменение магнитных свойств связано с процессами карбидообразования, как и для некоторых конструкционных сталей, для которых наблюдается аномальное изменение коэрцитивной силы в области высокотемпературного отпуска [18]. В интервале температур отпуска 600—770 °С контроль качества термической обработки этой стали по магнитным параметрам затруднителен.

Упруго-пластическая деформация поверхностного слоя в процессе механической обработки вызывает изменение структурно-чувствительных физико-механических и химических свойств в металле поверхностного слоя по сравнению с исходным его состоянием. В деформированном поверхностном слое возрастают все характеристики сопротивления деформированию: пределы упругости, текучести, прочности, усталости. Изменяются характеристики прочности при длительном статическом и циклическом нагружении в условиях высоких температур. Снижаются характеристики пластичности: относительное удлинение и сужение, повышается хрупкость (уменьшается ударная вязкость), твердость, внутреннее трение, уменьшается плотность. Металл в результате пластической деформации упрочняется.

Искажения кристаллической решетки по глубине пластически деформированного слоя вызывают в нем изменение структурно-чувствительных свойств: повышаются характеристики прочности (<тв, ат), твердость, снижаются характеристики пластичности (б, ip, ан), плотность. Поскольку число дефектов решетки и их величина по глубине деформируемого слоя неоднородны и монотонно убывают, это указывает на то, что в процессе механической обработки увеличивается неоднородность свойств металла поверхностного слоя. Если учесть, что слои металла у поверхности, где произошло разрушение металла в процессе стружкообразова-ния, имеют критическое число дефектов решетки с минимальной пластичностью его, можно полагать, что эксплуатационные свойства металла поверхностного слоя в условиях статического или циклического нагружения будут низкие.

Под термической обработкой понимают комплекс операций нагрева и охлаждения сплава, осуществляемых по определенному режиму с целью изменения его строения и получения заданных свойств. Основу термической обработки составляет изменение структурно-фазового состава и дислокационной структуры сплава, которое может быть достигнуто путем использования таких ключевых факторов, как наличие в нем аллотропических превращений или зависящей от температуры ограниченной взаимной растворимости компонентов.

Баринов и др. [516] исследовали методами рентгеноструктурного анализа, мессбауэровской спектроскопии и магнитных измерений изменение структурно-фазового состояния смеси порошков железа и бора эквивалентного состава при механической обработке в центробежно-плане-тарной мельнице. Установлено, что процесс механического сплаво-

Известно, что в процессе приработки металлополимерных сопряжений на металлическом контртеле образуется пленка фрикционного переноса, состав, структура и свойства которой имеют определяющее значение в механизме трения и изнашивания сопряжения. Рассмотрим изменение структурно-фазового состава пленки фрикционного переноса в процессе длительного (до 52 часов) трения. Контртело в виде плоского диска изготавливали из алюминиевого сплава В95, содержащего в качестве легирующих добавок магний, медь, цинк в количествах от 2 до 6%. Обработка рентгенограмм, снятых после 12, 20 и 32 часов трения, показала, что пленка фрикционного переноса, кроме фторо-пласта-4, содержит медь и что при этом в полимерной матрице нет кристаллических областей. С увеличением продолжительности трения

Изменение структурно-фазового состояния поверхностного слоя стали приводит к изменению ее триботехнических свойств и износостойкости деталей узлов трения. Можно выделить четыре основных механизма повышения износостойкости стали вследствие ионной имплантации: создание благоприятной схемы остаточных внутренних напряжений; упрочнение поверхностных слоев; изменение химических и адгезионных свойств поверхности; изменение закономерностей упрочнения поверхностных слоев.