Испытаний металлических

Приведены результаты исследований влияния низких температур на изменение основных физических и механических характеристик стали и сплавов. Описана методика и указана аппаратура для испытаний механических свойств. Дан анализ характера разрушения различных материалов при низких температурах. Рассмотрено изменение вязкости разрушения различных материалов в зависимости от температурных условий. Изучены особенности сварки и пайки материалов, предназначенных для работы при низких температурах. Приведены рациональные температурные уровни использования различных материалов.

Влияние параметров деформации и внутренних напряжений на распад твердого раствора изучалось Н. К. Фоминым и автором на бинарном сплаве А1—Си (3,2%) и на промышленном сплаве В95. Количественная оценка пресс-эффекта производилась по результатам испытаний механических свойств. Характер распределения и величина деформации в слитке и прутке изучались с помощью координатной сетки. Величина внутренних напряжений оценивалась по величине средних удельных давлений на пресс-остатке: Электрическая проводимость измерялась в двух состояниях: после прессования и после термической обработки.

2. В качестве образцов для контрольных испытаний механических свойств могут быть использованы детали с максимальными значениями электрической проводимости или образцы, вырезанные из этих участков (вдоль и поперек волокна).

В то же время высокие требования к качеству изделий из нержавеющих, жаропрочных сталей часто требуют 100%-ного контроля механических свойств. Однако в силу существующих методик прямых испытаний механических свойств 100%-но можно контролировать только твердость, а предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и сужение —только выборочно на образцах или^ по твердости — по специальным таблицам. Но на многих изделиях даже твердость, по Роквеллу или Бринеллю, не всегда удается замерить — это детали сложной конфигурации, большие по весу и объему сварные изделия. Тогда прибегают к сравнительным методам (например, по методу Польди). Вот почему для этого класса сталей важны разработка и внедрение неразрушающих методов контроля механических свойств и качества термической обработки.

В работе М. М. Беленковой, М. Н. Михеева и др. [25] показано, как на основе исследований изменений магнитной восприимчивости в зависимости от скорости испытаний стали были выяснены причины различия в механических свойствах аустенитной стали 60ХЗГ8Н8В, испытываемой на разных заводах, и даны рекомендации для проведения испытаний механических свойств. Для контроля фазового состава этой стали после различного рода деформационных воздействий, а также степени распада аустенита в зависимости от температуры, степени и скорости деформации применен феррозондовый метод [26]. Кроме изучения процессов, происходящих в аусте-нитных сталях, магнитные методы анализа получили широкое применение для определения содержания феррита [27, 28]. ~ Аустенито-ферритные и аустенито-мартенситные стали. В зависимости от химического состава и термической обработки эти стали могут в своей структуре содержать некоторое количество феррита или мартенсита.

Рис. 15. Блок-схема автоматизированной системы испытаний механических свойств:

В табл. 1 перечислены виды испытаний, материалы и лаборатории, где ведутся эксперименты. Таблица 1. Программа испытаний механических свойств

Т а блица 2. Результаты испытаний механических свойств

При испытаниях на растяжение для определения а0,2, ав, ^ и 8 использовали стандартные круглые поперечные образцы, в рабочую часть которых входили сварной шов, зона термического влияния и основной материал. Гладкие образцы имели диаметр рабочей части 5,1 мм, длину расчетной части 254 мм, причем зона сплавления располагалась по середине расчетной части. На надрезанных образцах (тоже поперечных) надрез (Xf^lO) был расположен по середине зоны сплавления. Результаты испытаний механических свойств основного и сварного материалов при 297, 77 и 4,2 К приведены в табл. 3.

Сплаву была дана термообработка: закалка при1130+10°С с выдержкой в течение двух часов и охлаждением «а воздухе. Результаты кратковременных испытаний механических свойств приведены в табл. 2.

Качественный профиль при комнатной температуре получить не удалось вследствие недостаточной пластичности исходного материала. При подогреве штампов и заготовки вплоть до 500° С резкого улучшения штампуемости холоднокатаного молибдена толщиной 0,2 мм не наблюдалось. Это соответствует результатам испытаний механических свойств в зави-^симости от температуры. Холоднокатаные молибденовые листы при комнатной температуре находятся в пластичном состоянии и значительного повышения пластичности при подогреве до 400—500° С не происходит.

В настоящее время материалы с покрытиями изучаются на известных установках, предназначенных для испытаний металлических образцов. Порядок проведения таких экспериментов в основном стандартизирован. Аналогичные исследования образцов с покрытиями характеризуются более сложными подготовкой образцов, проведением испытаний и обработкой полученных данных. Теоретический анализ и реализация конструктивных решений при изготовлении специального оборудования, предназначенного для изучения образцов; с нанесенными покрытиями, позволит, с одной стороны, наиболее рационально разрешать вопросы выбора, например типа установки и образцов, схемы температурного и силового нагружения, и с другой — обеспечить при необходимости одновременное и параллельное рассмотрение структуры, физических и специальных свойств покрытий.

Для унификации испытаний и совершенствования средств экспериментального определения фреттингостойкости разработан стандарт [167], устанавливающий метод испытаний металлических и неметаллических покрытий на изнашивание при фреттинг-коррозии со смазочными материалами и без них. Рекомендуется испытание проводить на установке МФК-1 (рис. 6.14). Контробразец 8 соприкасается торцом с неподвижным цилиндрическим образцом 9, закрепленным в самоориентирующей цанге 10. Нагружение образцов осуществляется устройствами 12, 13 через вал подвижной бабки 11. Вращательное движение от электродвигателя 2 передается эксцентрику 3 с регулируемым эксцентриситетом. Эксцентрик 3 через шатун 4 связан с кулисой 6 вала 7 привода возвратно-вращательного движения контробразца 8. Амплитуда перемещения контробразца 8 регулируется эксцентриком 3 и подстроечным устройством 5.

Таким образом, проведение испытаний металлических сплавов в коррозионных средах, в которых не происходит процесс репассивации, приводит к вырождению интервала пассивности на анодных поляризационных кривых и непрерывному повышению анодного тока с возрастанием потенциала.^

В [85] отмечалось, что с помощью критерия типа (4.10) были обработаны результаты многочисленных испытаний металлических материалов, включая технически чистую медь, перлитные и аустенитные стали и никелевые сплавы. В большинстве случаев отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышало 8%. Максимальное отклонение — около 12%.

Результаты коррозионных испытаний металлических материалов в рассольных системах с применением ингибиторов приведены в табл. 19.15—19.24.

Частные результаты. Согласно результатам коррозионных испытаний металлических пластин, проводившихся в самых различных местах, средние скорости общей коррозии стали и других аналогичных материалов на основе железа в морской воде изменяются в пределах от 50 до 130 мкм/год. Например, для пластин из углеродистой стали, испытывавшихся в течение 16 лет при полном погружении в Тихом океане вблизи Зоны Панамского канала, средняя скорость коррозии за промежуток времени от 2-го до 16-го года экспозиции составила 69 мкм/год (рис. 17). Скорость коррозии сварочного железа, испытывавшегося 8 лет, между 2-м и 8-м годами экспозиции была равна 61 мкм/год По данным, представленным на рис. 17, можно сделать вывод, что после первых лет экспозиции происходит резкое замедле-

Машина универсальная для испытания материалов 1253У-2-1 (рис. 13) предназначена для статических испытаний металлических и пластмассовых образцов на растяжение, сжатие, изгиб, а также малоцикловое j астяжение, сжатие, ползучесть и релаксацию в широком диапазоне испытательных нагрузок, скоростей деформирования и температур.

Для теоретической проверки результатов испытаний металлических сплавов и обоснования опытных кривых охлаждения и диаграмм состояния пользуются правилом фаз.

5.3. Методы испытаний металлических материалов на стойкость против различных видов коррозии

Необходимость испытаний металлических материалов на стойкость против различных видов коррозии обусловлена требованиями длительной безопасной эксплуатации конструкций и оборудования.

5.3. Методы испытаний металлических материалов на стойкость против различных видов коррозии........................... 141