Когезионная прочность

Структуру, получающуюся в результате распада мартенсита при температурах ниже 350 'С, называют отпущенным, мартенситом, который отличается от мартенсита закалки меньшей концентрацией в нем углерода и включениями дисперсных пластинчатых кристалликов е-карбида, когерентно связанных с решеткой мартенсита. Кристаллы отпущенного мартенсита сохраняют ту же морфологию, что и исходный мартенсит, но их гетрагоналыюсть и плотность дефектов меньше, чем в мартенсите закалки. Содержание углерода в отпущенном мартенсите определяется температурой и продолжительностью нагрева, а также составом исходного мартенсита. Чем выше температура отпуска, тем меньше содержание углерода в твер дом растворе (мартенсите) (рис. 121). Каждой температуре нагрева соответствует определенное содержание углерода в мартенсите. С увеличением длительности нагрева при этих температурах сначала

Повышение жаропрочности достигается легированием твердого раствора, приводящим к увеличению энергии связи между атомами, в результате чего процессы диффузии и самодиффузии задерживаются, а температура рекристаллизации возрастает; созданием у сплава специальной структуры, состоящей из вкрапленных в основной твердый раствор и по границам зерен дисперсных карбидных и особенно интерметаллидных фаз, когерентно связанных с матрицей длительное время. Такая структура получается в результате закалки с высоких температур и последующего старения. Наличие равномерно распределенных дисперсных избыточных фаз затрудняет пластическую деформацию при высоких температурах.

•у'-фазы с "у-твердым раствором и карбидами титана (рис. 1, а),так и мелкие выделения у'-фазы, возникающие в результате распада твердого раствора при охлаждении после заливки. Основное упрочнение создается частицами f '-фазы на основе соединения Ni3 (Al, Ti), выделяющимися в виде кубиков, как когерентно связанных с матрицей, так и имеющих на отдельных участках дислокационную границу раздела; дополнительное — карбидами и бори'дами, выделяющимися в виде оторочек внутри зерна по осям дендритов и по границам зерен. Изучение распределения легирующих элементов на рентгеновском микроанализаторе показало, что оси дендритов обогащены более тугоплавками элементами и фазами, образующимися в процессе затвердевания. Наибольшие отклонения характерны для Tl, W и Сг, в меньшей степени — для Со и Ni.

В мартенситностареющих сталях, содержащих хром, при старении наряду с выделением интерметаллидной фазы может происходить расслоение твердого раствора с образованием зон, обогащенных хромом, когерентно связанных с матрицей размером 10—30 А. Образование таких зон является одной из причин, упрочнения коррозионностойких сталей со стареющим мартенситом [20]. '

В. К. Григорович [4] на основании изучения данных о полиморфизме металлов всей системы Менделеева пришел к выводу, что перестройка кристаллических решеток металлов происходит вследствие изменения симметрии электронных оболочек атомов при изменении температуры. Естественно предположить, что в субмикроскопических участках, обедненных легирующими элементами, т. е. обогащенных титаном, при низких температурах будет устанавливаться такая симметрия в расположении атомов, которая свойственна низкотемпературной модификации. Действительно, из схемы перемещения атомов в плоскости (Oil) ? при перестройке $-*-w, предложенной Ю. А. Багаряцким (рис. 1), видно, что в результате перестройки каждый атом оказывается окруженным шестью атомами, расположенными «а равных расстояниях, как в гексагональной «-фазе, а «е четырьмя, как в объемноцентрированной решетке р-фазы. Так как такие перемещения атомов титана происходят в весьма малых зонах, когерентно связанных с решеткой исходного р-твердого раствора, кристаллическая решетка оу-фазы имеет промежуточное строение между строением « и ip-фаз.

Сплав Н70М27 склонен к МКК уже после непродолжительной (0,25 ч) выдержки при критических температурах в 10 или 21 %-ном кипящем растворе НС1. Причинами его МКК являются упорядочение твёрдого раствора или образование двух интерметаллидных фаз, когерентно связанных с матрицей: фазы с тетрагональной решёткой (например, Ni4Mo) и фазы с гексагональной решёткой (например, Ni3Mo). Распад твёрдого раствора с образованием упорядоченной структуры и интерметаллических соединений приводит к резкому повышению прочности и твёрдости сплава и соответствующему снижению его пластичности и ударной вязкости.

В случае полиморфного превращения при переохлаждении высокотемпературной фазы до низких температур происходит бездиффузионное превращение высокотемпературной модификации (fi) в низкотемпературную (а). При этом изменение состава фаз не происходит. Превращение протекает сдвиговым путем, в основе которого лежит кооперативное и закономерное перемещение атомов, когда они сохраняют своих соседей и смещаются по отношению друг- к другу на расстояния, меньшие межатомных. Новая фаза когерентно связана с исходной фазой. При нарушении когерентности рост кристаллов прекращается, так как диффузионный переход из одной фазы в другую при низких температурах невозможен. Превращение развивается за счет образования новых кристаллов, когерентно связанных с исходной фазой. Рост кристаллов новой фазы протекает с большой скоростью (-—- 108 м/с).

Структуру, образующуюся в результате распада мартенсита при температурах ниже 350 °С, называют отпущенным мартенситом, который отличается от мартенсита закалки меньшей концентрацией в нем углерода и включением дисперсных кристалликов г-карбида, когерентно связанных с решеткой мартенсита. Содержание углерода в отпущенном мартенсите определяется температурой и продолжительностью нагрева, а также составом исходного мартенсита. Чем выше температура отпуска, тем меньше содержание углерода, в твердом растворе (мартенсите). С увеличением длительности нагрева при этих температурах скачала наблюдается интенсивное выделение углерода, а затем процесс замедляется и при больших выдержках практически прекращается.

Повышение жаропрочности достигается легированием твердого раствора, приводящим к увеличению энергии связи между атомами, в результате чего процессы диффузии и самодиффузии задерживаются, а температура рекристаллизации возрастает; созданием у сплава специальной структуры, состоящей из вкрапленных в основной твердый раствор и по границам зерен дисперсных карбидных, и особенно интерметаллидных, фаз, когерентно связанных с матрицей длительное время. Такая структура получается в результате закалки с высоких температур и последующего старения. Наличие равномерно распределенных дисперсных избыточных фаз затрудняет пластическую деформацию при высоких температурах.

В основе мартенситного превращения лежит кооперативное и закономерное перемещение атомов, когда они сохраняют своих соседей и смещаются только по отношению друг к другу на расстояния меньше, чем межатомные. Новая фаза когерентно связана с исходной фазой, и при нарушении когерентности рост кристаллов новой фазы прекращается. В этом случае полиморфное превращение развивается за счет образования и роста новых кристаллов, когерентно связанных с исходной фазой. Рост кристаллов новой фазы протекает с очень большой скоростью (~103 м/с).

В работе [342] рентгеновскими методами был исследован фазовый состав усов кобальта. Обнаружено, что количество остаточной кубической модификации кобальта при комнатной температуре может меняться в широких пределах. В большинстве кристаллов превращение идет до конца и остаточная кубическая фаза отсутствует. Однако некоторые кристаллы состоят из смеси кубической и гексагональной фаз, причем относительное количество фаз может быть различным. Превращение может проходить неравномерно по длине кристаллов, отдельные участки которых могут полностью сохранить исходную кубическую структуру. Кристаллы со смешанной структурой часто имеют значительную плотность дефектов упаковки; рентгенограмма колебания кристалла, состоящего из смеси когерентно связанных г. ц. к. и г. п. у. фаз, представлена на рис. 168, в. Диффузное размытие рефлексов свидетельствует о статистически распределенных в обеих структурах дефектах упаковки. Показано также, что фазовое превращение идет и в бездефектных нитевидных кристаллах кобальта (Разумовский, Фишман). Для выяснения факторов, стабилизирующих высокотемпературную

Прочность клеевого соединения определяется физико-механическими свойствами клеевого шва, характером его нагружения и другими факторами. Различают адгезионную и когезион-ную прочности склеивания. Первая обусловлена силами сцепления на границах раздела клея с соединяемыми элементами конструкции, вторая — силами сцепления между молекулами клея. Соответственно, разрушение шва по границе раздела клея с элементом конструкции называют адгезионным, разрушение по самому клею — коге-зионным. Описываемые ниже методы пригодны для оценки когезионной прочности, поэтому под прочностью склеивания понимается когезионная прочность.

Группу «Определение механических свойств покрытий» составляют методы оценки упругих, прочностных и пластических свойств. Из четырех известных констант упругости для покрытий обычно определяются модуль Юнга и коэффициент Пуассона. Публикаций об экспериментальном исследовании других констант упругости покрытий — модуле объемной упругости и модуле сдвига, по-видимому, нет. Неясным остается вопрос о влиянии пористости на модуль упругости. Одной из самых распространенных и наиболее легко оцениваемых характеристик покрытий является микротвердость. Методика определения микротвердости, обладая несомненными достоинствами (неразрушающее испытание, оперативность измерения, простота и доступность оборудования и т. д.), в то же время дает большое количество информации. Когезионная прочность покрытий (чаще всего, предел прочности) исследуется в продольном и поперечном направлении. Слоистая структура покрытий и резко выраженная анизотропия свойств обусловливают большой разброс результатов измерений прочности. Пластические свойства, по-видимому, могут быть определены только для металлических низкопрочных покрытий.

В отличие от испытаний упрочненных сталей оценка контактной выносливости образцов с покрытиями имеет свои особенности. Во многих случаях это связано с высокой хрупкостью покрытий и низкой прочностью соединения покрытий с основным металлом. Существенное влияние на результат контактно-усталостных экспериментов оказывают пористость и низкая когезионная прочность покрытий.

Таким образом, отрывной характер разрушения можно обеспе-. чить варьированием толщины покрытия и диаметра торца штифта. Авторами [95] в качестве критерия корректности испытаний предложено отношение радиуса штифта г к толщине покрытия 6. Расчеты показали, что штифтовый метод определения прочности соединения покрытия можно применять только при малых значениях г/б (^2,0). При других величинах г/б этот метод испытаний можно использовать только для покрытий, у которых когезионная прочность значительно выше прочности соединения с основным металлом. Представляют

ликовал обзор работ, посвященных химии поверхности и поверхностной энергии, и проанализировал их с точки зрения проблемы адгезии. Он пришел к выводу, что хорошее смачивание субстрата жидкой смолой имеет первостепенное значение, так как плохое смачивание поверхности раздела приводит к образованию пор, которые служат концентраторам'и напряжений и способствуют образованию трещин. Благодаря физической адсорбции смолы на поверхности с высокой энергией при полном смачивании поверхности волокна прочность адгезионной связи может быть гораздо выше, чем когезионная прочность органических полимеров.

Энергия bW, расходуемая на пластическую деформацию, обычно превосходит поверхностную энергию бег. Хрупкие материалы, такие, как стекло, почти не способны к пластической деформации, поэтому их вязкость разрушения невелика, даже если они обладают высокой когезионной прочностью (высокой поверхностной энергией). Напротив, медь, когезионная прочность которой гораздо меньше, чем стекла, более устойчива к разрушению, так как может деформироваться. В связи с этим Бикерман [12] сделал предположение, что величина 6ЕС есть сумма тепловой энергии (которая рассеивается) и «кутикулярной» энергии, которая определяется поверхностной деформацией, искажениями и дефектами решетки.

родного охрупчивания, но мнения исследователей едины в том, что с ростом концентрации водорода в металле когезионная прочность решетки его снижается и при достижении критической (для данного уровня напряжений) концентрации водорода происходит разрыв межатомных связей, т. е. хрупкое разрушение [37]. Механизм развития трещин под воздействием водорода детально рассмотрен в работе [49].

Н. Петч полагает, что трещина возникает в момент, когда в результате нагромождения дислокаций превышается теоретическая когезионная прочность [115].

Отличительными свойствами полиуретанов (продуктов конденсации простых " (сложных эфиров с изоцианатами) являются высокие когезионная прочность Ъйчивость к истиранию и хорошие электроизоляционные характеристики. Про-мыТлленностью выпускается термопластичный литьевой материал ПУ-1 (МРТУ 6 М-881-62), перерабатываемый в радио- и электротехнические детали методами литья под давлением. Эти детали могут длительно эксплуатироваться в условиях высокой влажности и повышенной температуры (до 100—110° С). Они отличаются устойчивостью к действию разбавленных минеральных кислот и щелочей, углеводородов, хлорированных углеводородов, альдегидов, кетонов, разбавленных и концентрированных органических кислот, жиров, минеральных и органических масел. Материал ПУ-1 имеет следующие свойства:

(Высокая когезионная прочность.)

Прочность клеевого соединения определяется физико-механическими свойствами клеевого шва, характером его на-гружения, толщиной клеевой пленки и другими факторами. Различают адгезионную и когезионную прочности склеивания. Первая обусловлена силами сцепления на границах раздела клея с соединяемыми элементами конструкции, вторая — силами сцепления между молекулами клея. Соответственно, разрушение шва по границе раздела с элементом конструкции называют адгезионным, разрушение по самому клею - когезионным. Обычно адгезионная прочность выше когезионнои. Описываемые ниже методы разработаны для оценки когезионнои прочности, поэтому под прочностью склеивания в дальнейшем понимается когезионная прочность.