Институте металлургии

Экспериментальное определение установления величины равновесной шероховатости А выполнялось в Институте машиноведения (лаборатория теории трения) на машине трения типа И-47, а также в Научно-исследовательском институте резиновой промышленности совместно с С. Л. Рыбаловым [39] на машине трения И-47-К-54. Подробное описание машины И-47 приведено в работах [51, 52]. На машине И-47 испытания проводились при температурах от 10 до 60° С с охлаждением образцов, что особенно важно при испытании пар трения металл — полимер, ибо, как указывалось выше, механические свойства полимеров зависят от температуры.

Имеется много работ, в которых применение растрового микроскопа позволило получить ценную информацию о структуре покрытий. Изучались шлифы и изломы детонационных покрытий. Покарано, в частности, исключительно плотное прилегание первого слоя покрытия (толщиной меньше 15 мкм) к поверхности основного металла [15]. В результате параллельных исследований на сканирующем микроскопе и микрозонде образцов с детонационными слоями и целыми покрытиями из твердых сплавов было отмечено, что в приграничных участках со стороны покрытий образуются зоны тонкодисперсной смеси размером 15 мкм, при напылении формируется .поверхностная граница распада со своеобразным «анкерным» зацеплением [258]. В Институте машиноведения АН СССР проводился фрактографический /анализ структуры детонационного покрытия из окиси алюминия на поверхностях косого шлифа и излома 1259]. Кинетику развития усталостной трещины в образцах с плазменными покрытиями изучали по снимкам поверхности излома [61].

Для программных усталостных испытаний при кручении в Научно-исследовательском институте машиноведения [207] создана электромагнитная машина.

В Институте машиноведения исследования в области малоцикловой усталости, развернутые по инициативе академика АН УССР С. В.'Серенсена и доктора технических наук профессора Р. М. Шнейдеровича, в течение ряда лет проводятся, исходя из учета кинетики полей неоднородных деформаций определяемых свойствами диаграммы циклического деформирования, и возможности одностороннего накопления деформаций, ведущему к квазистатическому разрушению. Структура задачи определения несущей способности элементов конструкций при малоцикловом на-гружении состоит из трех основных направлений:

Использование зависимости (1.1.1) применительно к данным, полученным в Институте машиноведения [36, 113, 175, 208, 2451

Сопротивление длительному малоцикловому разрушению будет рассмотрено ниже с позиций деформационно-кинетических представлений о накоплении повреждений, развиваемых в Институте машиноведения в течение ряда лет [129, 130, 161, 162, 185, 187, 188, 200, 232, 233, 239, 241, 301].

Кроме изложенных выше данных, полученных на аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т при 650° С, в Институте машиноведения выполнена экспериментальная программа в широком диапазоне температур (500—700° С) на стали Х18Н9 того же класса, но с лучшими технологическими свойствами. Проведены испытания на ползучесть, длительную прочность и пластичность, длительное малоцикловое нагружение при жестком и мягком режимах с выдержками (1, 5, 50 и 500 мин). Обработка полученных данных в форме критериальных зависимостей (1.2.8), (1.2.9) подтвердила возможность деформационно-кинетического подхода к оценке

В Институте машиноведения нами проведены испытания стали ТС при температуре 550° С в условиях мягкого и жесткого нагружения без выдержек и с выдержками 1 и 5 мин, а также испытания на ползучесть и длительную пластичность. Как показывает обработка экспериментальных данных, и для этой стали использование критериального уравнения в форме (1.2.8), (1.2.9) дает вполне удовлетворительные результаты (рис. 1.2.5, точки 1). Подобные данные получены в работе [23] на аналогичной ТС стали перлитного класса 15Х1М1Ф при 565° С и длительностях выдержки 5 и 50 мин (рис. 1.2.5, точки 2).

Экспериментальные данные, полученные в Институте машиноведения на стали Х18Н10Т при мягком и жестком нагружении (650° С), приведены в табл. 1.2.2 — 1.2.4 в терминах суммирования повреждений по уравнениям (1.2.9) и (1.2.13) с некоторыми модификациями компонент повреждения.

Отмеченное показывает, что существует ряд предложений по методам оценки длительной циклической прочности, причем развиваемые в Институте машиноведения деформационно-кинетические критерии охватывают наиболее общий случай нагружения яри наличии как знакопеременных, так и односторонне накапливаемых деформаций, приводящих к усталостному, квазистатическому и переходному характеру длительного циклического разрушения. Полученные в ГосНИИмашиноведения и ряде других организаций экспериментальные данные для различных условий нагружения на основных типах конструкционных материалов специального энергетического аппаратостроения в диапазоне ра бочих температур во всех случаях без исключения показали достаточное соответствие расчетам по критериальным зависимостям (1.2.8), (1.2.9). ,

ветствуют установки со следящими системами нагружения и нагрева. В Институте машиноведения на базе программных установок (растяжение—сжатие и кручение) созданы испытательные машины неизотермического нагружения [91, 142, 297], обладающие достаточно широкими возможностями воспроизведения различных независимых друг от друга программ нагружения и нагрева: произвольные типы программ нагрузки и температур; статические и циклические испытания в условиях постоянства скорости нагружения или деформирования; испытания по режиму изотермического и неизотермического малоциклового деформирования (мягкое, жесткое, а также их асимметричные циклы) и по режиму изотермической и неизотермической (в том числе и мало-цикловой) ползучести и релаксации при различных сочетаниях нагрузочных и температурных режимов. Нагрев образцов — пропусканием тока, охлаждение — за счет теплоотвода через охлаждаемые водой токоподводящие шины, крепящиеся на образце. В процессе испытаний регистрируется диаграмма неизотермического деформирования материала, причем дилатометрическая составляющая деформации образца автоматически исключается.

Проблемой получения тугоплавких металлов и сплавов с моно-кристалличсской структурой занимаются ученые всего мира более 30 лет. Первые монокристаллы тугоплавких металлов удалось получить в 1960 - 1965 гг. в Институте металлургии АН СССР им. А. А. Байкова, где были выращены монокристаллы всех тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, рения, тантала, ниобия, ванадия и др.) путем вакуумной электронно-лучевой ионной плавки.

В Институте металлургии АН СССР для изучения фазовых превращений металлов и сплавов использована установка типа наковален с выемкой, в которую устанавливали камеру высокого давления. Средой, передающей давление, служит пирофиллит — вещество достаточно мягкое и легко поддающееся механической обработке до необходимых размеров. Пирофиллит отличается большей однородностью зерен, чем катленкт, и является хорошим электро- и теплоизолятором. Критические точки исследуемых металлов и сплавов определяли по скачку электросопротивления.

Исследования по влиянию МТО на свойства металлов и сплавов, проведенные в Институте металлургии им. А. А. Бай-кова [56—60], показывают, что наряду с уменьшением скорости ползучести после МТО резко (в десятки раз) возрастает срок службы металлов и -сплавов.

В общем случае (В. С. Иванова и Л. А. Маслов) в изломе выделяют три основные зоны: I, — зона чисто усталостного разрушения, характеризующаяся наличием усталостных полос (макро- и микрополос, наблюдаемых в электронном микроскопе); Id — зона перехода или зона смешанного разрушения («ямочное» как результат локальных разрушений впереди трещины, хрупкие участки и усталостные полосы); и, наконец, 1Г — зона долома. Длина усталостного пятна /f=i/s-j-/d. Исчезновение зоны I, свидетельствует о том, что с увеличением напряжения происходит смена напряженного состояния, реализуемого в локальном объеме впереди трещины. Хрупкое разрушение в условиях плоской деформации сменяется на квазивязкое. Для оценки микрорельефа поверхности и профиля излома в институте металлургии им. А. А. Байкова разработано оригинальное телевизи-онно-аналоговое устройство.

Около 75 лет прошло с того времени, когда стали изучать строение металлов и сплавов в нагретом состоянии. Однако систематическое развитие высокотемпературной металлографии в нашей стране было начато в 1947— 1950 гг. работами, выполненными автором в Институте металлургии имени А. А. Байкова АН СССР под руководством акад. Н. Т. Гудцова. В дальнейшем эти работы были продолжены в Институте машиноведения (ИМАШ), где создание новой аппаратуры и разработка методик экспериментирования осуществлялись под руководством член-кор. АН СССР И. А. Одинга в тесном контакте с промышленностью. В 1952 г. на Ленинградском оптико-механическом заводе автором совместно с И. А. Андиным была разработана первая модель и освоен серийный выпуск микроскопа типа МВТ-1, предназначенного для исследований методами высокотемпературной металлографии. j%,;.j Начиная с 1952 г. в Институте машиноведения был создан ряд установок, 6 в которых использовался микроскоп МВТ. Эти установки имели рабочую

Значительное развитие тепловая микроскопия получила благодаря разработке методов и устройств, позволяющих осуществить прямое наблюдение микроструктуры металлов и сплавов в процессе пластического деформирования при нагреве и механическом нагружении. Для осуществления таких исследований в 1948 г. в Институте металлургии им. А. А. Байкова АН СССР под руководством автора была создана установка, на которой фотографировали микроструктуру образцов в процессе их растяжения с максимальным усилием 10 кгс при нагреве до 1000° С в вакууме.

Работы по созданию экспериментальных методов и средств для измерения «горячей» твердости металлических материалов были начаты Н. Т. Гуд-цовым и автором1 в 1947 г. в Институте металлургии им. Байкова АН СССР и продолжены автором начиная с 1951 г. в Институте машиноведения [2; 3; 64],

Самым мощным пластометром' в СССР является установка Д. И. Суя-рова, В. И. Шилова, Р. В. Леля [143], установленная в институте металлургии УФ АН СССР (г. Свердловск). На данной машине в основном проведены работы по изучению разупрочнения металла в паузах между натружениями при дробной деформации [18, 85].

Статьи моих коллег и соратников, помещенные в настоящий сборник, позволяют сделать вывод, что многие цели, которые мы перед собой ставили, достигнуты. Создан высококвалифицированный и высокопрофессиональный коллектив, дружный, добрый и молодой, который своим трудом на современном уровне оснастил кафедру. Качество подготовки специалистов заметно улучшилось, о чем свидетельствует повышение престижности специальности и кафедры. Ярким свидетельством тому является блестящая защита кандидатской диссертации Закирничной М.М. через год после окончания университета по специальности "Материаловедение и термическая обработка металлов" в институте металлургии им.Байкова А.А. РАН. Это удивительно для внешнего наблюдателя, но мы то знаем, что Марина Михайловна упорно занимается научной работой со второго курса. Но будет уже привычным, когда такой результат покажет ее соавтор по монографии "Золотая пропорция" студентка второго курса Хисаева З.Ф. И это не единичный случай, таких талантливых людей на кафедре и среди студентов много.

Для сварки сложнолегированных сталей и сплавов, содержащих алюминий, титан и другие активные элементы, вскоре были разработаны в Институте металлургии АН СССР и ЦНИИТМАШе керамические безокислительные флюсы (М. X. Шоршоров, Е. В. Соколов, К. В. Любавский, Е. П. Львова, Ф. Ф. Ларин).

Наиболее полную разработку металлургических основ сварки осуществили в своих работах советские исследователи в ЦНИИТМАШе (К. В. Лю-бавский, А. А. Алов, Л. М. Яровинский и др.), Институте электросварки им. Е. О. Патона (И. И. Фрумин, А. М. Макара, Б. И. Медовар и др.), Институте металлургии АН СССР (М. X. Шоршоров, А. А. Ерохин и др.), ВНИИСТе {Л. С. Лившиц и др.), МВТУ им. Баумана (В. В. Фролов и др.).