Интенсивное упрочнение

При косинусоидальном законе тепловыделения при х<.х°^ происходит более интенсивное уменьшение плотности критического теплового потока с ростом х. Это, по-видимому, связано с дополнительным выбросом части жидкости из пленки в ядро с покидающими пленку паровыми пузырями в центральной части трубы [51].

мой ГТУ. Такие периоды эксплуатации относятся к летним месяцам и для Западной Сибири длятся в течение 2—3,5 мес. В остальное время года эксплуатации энергетического оборудования КС температура атмосферного воздуха ниже расчетной. В этом случае номинальная мощность ГТУ достигается при температуре продуктов сгорания ниже паспортной, что строго учитывается в выборе режимов эксплуатации. Известно, что изменение температуры воздуха на всасывании в осевой компрессор на 20 К приводит к изменению температуры продуктов сгорания, для поддержания номинального режима — на 60—90 К. При температуре наружного воздуха 233 К это изменение достигает более 120 К. При очень низких температурах для поддержания нормальных условий эксплуатации воздух на всасывании в осевой компрессор приходится подогревать по двум причинам: высокая влажность воздуха обусловливает обледенение направляющего аппарата ОК и, как следствие, изменение геометрических размеров воздушного тракта, вызывающее помпажные явления; при снижении температуры продуктов сгорания происходит снижение эффективной мощности и к.п.д. установки, а номинальную мощность можно поддерживать лишь за счет увеличения температуры продуктов сгорания выше паспортных значений, что вызывает увеличение теплонапряженности камер сгорания (табл. 2) и достаточно частое их термическое разрушение и, как следствие, снижение надежности работы газотранспортной системы. Низкие температуры наружного воздуха оказывают существенное влияние и на термодинамические характеристики транспортируемого газа. В Западной Сибири грунт имеет температуру на глубине залегания газопровода ниже, чем в средней полосе страны и на юге. В связи с этим происходит более интенсивный теплообмен газопродуктов с окружающей средой. Опыт эксплуатации показал, что в зимний период времени на некоторых компрессорных станциях температура газа на входе оказывается ниже температуры грунта. Объясняется это низкой температурой HaL ружного воздуха и высоким давлением транспортируемого газа. Вследствие большого изменения абсолютного давления-по длине газопровода (для зоны Западной Сибири оно больше, чем для южных газопроводов) значительно проявляется эффект Джоуля—Томсона, и в результате происходит более интенсивное уменьшение температуры по длине газопровода. Это, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к осушке и очистке транспортируемого газа. Эксплуатационному персоналу известно, что уменьшение температуры газа на 3 °С приводит к повышению производительности газопровода на 1 %• Отсюда следует, что для повышения производительности газопровода необходимо (что в условиях Западной Сибири относительно доступно) снижать температуру транспортируемого газа. Кроме того, средняя температура транспортируемого газа оказывает существенное влияние на надежность линейной части. Так, газопроводы, уложенные в слабонесущие грунты, при высоких температурах газа теряют устойчивость, что наиболее выражено в осенне-весенние паводки, их выпучивает, появляются гофры и арки отдельных участков. Повышение надежности линейной части обеспечивается снижением температуры транспортируемого газа в соответствующих системах охлаж-

Анализируя диаграммы распределения пластической деформации по длине образца, построенные для различных температур испытания, можно отметить, что как при 20° С, так и при повышенных температурах не наблюдается преимущественного закрепления деформации в отдельных очагах. Исключение составляют начальные стадии деформирования при 200° С и 400° С. Амплитуда неоднородности А с повышением величины средней степени деформации понижается (рис. 3, а), причем наиболее интенсивное уменьшение А наблюдается до еср=5—7%.

и (12). Наиболее интенсивное уменьшение долговечности происходит при увеличении времени выдержки твр до 1 час.

На рис. 95 приведены зависимости коэффициента трения / от числа циклов наработки N узла трения при различных удельных нагрузках. Из рисунка следует, что в диапазоне удельных нагрузок, не превышающих критических значений для соответствующего температурного режима, устойчиво поддерживался режим ИП. Продолжительность работы узла трения до установления режима ИП практически не зависит от величины удельной нагрузки. Однако отмечается более интенсивное уменьшение коэффициента трения с увеличением удельной нагрузки. Период приработки шарнирно-болтовых соединений характеризуется

Одновременно с исчезновением фосфорной пленки, начинается интенсивное уменьшение сернистой пленки. При этом наблюдается вторичное возрастание скорости коррозии. К 50 час. работы в масле накапливается такое количество кислых продуктов, которое способно разрушить присадку и защитную пленку.

Уменьшение е** для клапанов № 1 и 2 отмечается при переходе к состоянию насыщения перед входом. На таких режимах в зонах отрыва происходит конденсация и заметно снижается восстановительная способность диффузора, что и вызывает интенсивное уменьшение е.,.^. По мере увеличения начальной влажности 8^.,. постепенно снижается. Напомним, что е^ является характеристикой, отражающей стабилизацию поверхности перехода в минимальном сечении при данном перепаде давлений на клапане при определенной потере полного давления и неравномерности поля скоростей перед сечением FMi.

Анализ существующих экспериментальных возможностей [7, 8] показывает, что для измерений полей циклических деформаций в зонах концентрации при повышенных температурах наиболее удобен способ, базирующийся на использовании эффекта возникновения картин муаровых полос и методах автоматизированной цифровой обработки изображений [9]. Разработанная математическая модель, описывающая формирование муаровой картины при наложении эталонного и рабочего растров, устанавливает взаимосвязь между полем смещений нанесенного на исследуемую поверхность растра и полем освещенности результирующей картины муаровых полос. При этом в отличие от традиционного способа измерения перемещений в геометрических местах наибольшего или наименьшего почернения муаровой картины определяют массивы перемещений по «дробным» порядкам (градациям освещенности) муаровых полос, т. е. фактически осуществляют разбиение полосы на множество (до 102) подполос. Это существенно увеличивает чувствительность и точность метода муаровых полос при измерениях деформаций элементов листовых конструкций в услових циклических нагружений при повышенных температурах. Проведенные с применением такого метода измерения полей деформаций (в диапазоне 1-Ю"3 — 2-КГ1 с величиной погрешности 3—5%) на образцах из сплава АК4-1-Т1, моделирующих элемент панели планера, показали, что в диапазоне температур t = 120 -ч- 215° С, номинальных напряжений сгп = = 0,6 -г- 0,9о"г и теоретических коэффициентов концентрации «а ^ 3 реализуется интенсивное уменьшение сопротивления материала малоцикловым нагрузкам и деформациям, осуществляет

Влияние осциллирующих движений плунжера. Значительного уменьшения силы трения можно достигнуть, если плунжеру или гильзе сообщить круговое вращение или осциллирующие движения небольшой амплитуды и высокой частоты. Экспериментами установлено, что изменение амплитуды к/-колебаний в диапазоне от 0,1 до 2,4 мм на защемляющую силу не оказывает о,9 влияния. При увеличении частоты колебаний плунжера до 5 гц наблю- 0.6 дается интенсивное уменьшение силы трения, величина которой в дальней- № шем стабилизируется и сохраняется почти неизменной до частоты 30 гц

своих участках. При накоплении в каком-то участке потока достаточно большого «парового заряда» последний преодолевает гравитационные силы жидкости и выносит ее в паровое пространство камеры испарения. Перегрев жидкости при ее колебательных движениях вдоль поверхности теплообмена в период между очередными всплесками приводит к испарению жидкости в трубке и на поверхности струй и капель, выносимых в камеру испарения при очередном всплеске (рис. 43). Об этом свидетельствует интенсивное уменьшение в камере испарения некоторых капель и струй, зафиксированное при скоростной киносъемке. На рис. 44 и 45 с интервалом в 0,05 сек показана капля перегретой жидкости, вынесенная всплеском в камеру испарения и разрушаемая образующимся внутри паром,

снижение производительности, обусловленное появлением пузырьков в рабочей жидкости, затем производительность снижается более резко. Более интенсивное уменьшение производительности, по-видимому, связано

г) в области локальной пластической деформации материала у вершины усталостной трещины возникает интенсивное упрочнение, усиливаемое значительными остаточными напряжениями сжатия;

Механические свойства сплавов и пружин значительно повышаются в результате холодной пластической деформации. Для дисперсионно-твердеющих сплавов холодную пластическую деформацию обычно применяют после закалки, фиксирующей твердый раствор. Отпуск закаленного и деформированного сплава обеспечивает более интенсивное упрочнение. Чем выше степень предварительной холодной деформации, тем больше приращение прочности при отпуске. На рис. 4 приведена зависимость предела прочности сплава 36НХТЮМ5 от степени деформации, температуры

туры испытания до 450° С сталь Х18Н10Т, сильно упрочняясь в первые несколько циклов нагружения (как правило, до 10 циклов), затем начинает разупрочняться. Дальнейшее повышение температуры до 650° С вызывает особенно интенсивное упрочнение (уменьшение ширины петли гистерезиса) в первые циклы нагружения, и, несмотря на более высокую температуру испытания, вследствие интенсивно протекающих процессов деформационного старения материал продолжает упрочняться, приближаясь к некоторому насыщению, а затем на стадии рассредоточенного тре-щинообразования начинает разупрочняться (ширина петли на заключительной стадии начинает увеличиваться).

Таким образом, двухчастотный режим нагружения в рассматриваемых условиях для различных по циклическим свойствам сталей не изменяет характера их циклического поведения. Однако как для циклически упрочняющихся, так и циклически разупроч-няющихся материалов с увеличением уровня амплитуды высокочастотной деформации наблюдается более интенсивное упрочнение материала в отдельных полуциклах нагружения в сравнении с равным по размаху максимальной деформации одночастотным нагруженном. Этот эффект может быть учтен при определении кинетики модуля циклического упрочнения материала в случае степенной аппроксимации диаграмм циклического деформирования путем введения в расчет параметров исходного и циклического деформирования, учитывающих условия двухчастотности нагружения.

Подавляющее термоциклическое деформирование способно ускорить (по сравнению с ползучестью) процесс упрочнения в теле зерна за счет повышения плотности дислокаций и образования полигональной субструктуры. Вследствие динамического деформационного старения, характерного для циклического деформирования при высокой температуре, должно происходить более интенсивное упрочнение тела и границ зерен выделениями мелкодисперсной второй фазы, увеличиваться сопротивление отрыва дислокаций от препятствий и тормозиться их движение.

Изменение микротвердости в процессе испытаний на кратковременную термическую усталость указывает на интенсивное упрочнение тела зерна вплоть до момента, предшествующего разрушению (рис. 50, с). Кривые микротвердости при длительной термической усталости имеют максимум и в конечной стадии испытаний характеризуются уже меньшими значениями (рис. 50, б). В целом эти результаты аналогичны данным, полученным для относительной плотности, однако необходимо иметь в виду, что

шейки интенсивное упрочнение, тормозящее деформацию в этом и вы-

предварительной ползучестью (кривые 6, 7, 11). Режимы комбинированного нагружения с переменным чередованием статических и циклических нагрузок в этом отношении занимают промежуточное положение. Наиболее интенсивное упрочнение материала связано с предварительным термоциклированием (программа /) и последующим стационарным нагружением ,при высоких напряжениях, превышающих предел текучести (0=180 МПа), 7=600° С (кривые 3, 4, 5). Однако в диапазоне статических нагрузок, где фактически реализуется процесс ползучести, наблюдается суммирование повреждений от ползучести и усталости, дающее расчетную долговечность как большую (кривые 8, 9, 10), так и меньшую (кривые 1, 6, 7, 11) по отношению к линии 2 (рис. 2.31).

Кривые изменения максимальных напряжений оа max и ширины петли пластического гистерезиса б в процессе нагружения для данных режимов приведены на рис. 5.15. При одночастотном нагружении с заданной амплитудой максимальной упругоплас-тической деформации еатах, как видно из рис. 5.15, а, на начальной стадии (до NINp ^Е 0,15) происходит интенсивное упрочнение материала, выражающееся в повышении амплитуды напряжений в циклах и уменьшении циклической пластической деформации б, а затем наступает стадия их стабилизации, продолжающаяся вплоть до появления микротрещины размером 2—3 мм,, когда начинается резкое падение нагрузки. Из полученных данных следует, что сопротивление деформированию стали Х18Н10Г при жестком одночастотном нагружении и Т = 650° С, характеризуемое в первую очередь кинетикой циклической пластической деформации, на начальной стадии подобно мягкому нагружению материала в аналогичных условиях. С увеличением доли относительной долговечности наблюдается некоторое их различие, выражающееся в увеличении при мягком нагружении величины б (переход материала к разупрочнению), что связано, по-видимому, с наличием квазистатического повреждения, которое отсутствует при жестком нагружении, когда б после стабилизации остается постоянной.

Для мартенситно стареющих сталей характерна стадийная кинете ка процессов старения В качестве примера рассмотрим изменение вре менного сопротивления и пластичности стали Н18К8М5Т при 500 "С (рис 114) На I стадии когда наблюдается интенсивное упрочнение происходит миграция атомов легирующих добавок с образованием ат мосфер и одновременным расщеплением дислокации Процессы роста двумерных зародышей новой фазы в третьем измерении соответствуют переходу ко II стадии Здесь происходит дальнейшее но уже не столь интенсивное увеличение прочностных характеристик Когда растущие частицы достигают некоторого критического размера нарушается их когерентная связь с матрицей начинается коагуляция, уменьшается плотность дислокации Все это приводит к разупрочнению (III ста Дни)

Механизм упрочнения сталей и сплавов зависит от природы легирования. Известно, например, что значительной износостойкостью при трении с высокими давлениями и ударном нагружении обладает высокоуглеродистая марганцевая аустенитная сталь 110Г13Л. Повышенная износостойкость этой стали обусловлена ее способностью к интенсивному деформационному упрочнению. При трении упрочнение связано с образованием в поверхностном сдое большого количества дефектов кристаллического строения (дислокаций, дефектов упаковки, двойников деформации), а также с взаимодействием этих дефектов с атомами углерода, растворенного в аустените [38]. Перспективные износостойкие материалы — мета-стабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали, содержащие 0,4—0,8 % (по массе) С. Образование на поверхности данных сталей мартенсита деформации, его ориентированное расположение по отношению к действию силы трения обусловливают интенсивное упрочнение поверхности. Вследствие этого нестабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали обладают повышенной износостойкостью в условиях развития адгезионного и усталостного разрушения поверхности [21].