Морфологии поверхности

Значительная часть теплосилового оборудования работает при повышенных температурах под действием умеренных напряжений. В этих условиях в материале таких конструкций развиваются процессы ползучести. В зависимости от скорости развития процессов ползучести происходит зарождение и рост несгогош-ностей и разрушение деталей. Морфология разрушения материала определяется теми же процессами, которые контролируют скорость ползучести. В зависимости от температурно-силовых факторов эти процессы могут быть различными и соответственно различной будет морфология разрушения. Поэтому исследование характера разрушения позволяет оценивать области температур и напряжений, приводящих к разрушению, а следова-

Для построения таких карт были изучены кинетические закономерности ползучести, дислокационная структура стали и морфология разрушения в области температур ее эксплуатации. Эта область температур является переходной от низкотемпературной к высокотемпературной ползучести.

внешний вид и морфология разрушения несколько отличаются от рассмотренного выше примера разрушения в результате перегрева. Область расчетных температур соответствует условиям минимальной пластичности стали при ползучести. Поэтому трубы, разрушенные в результате выработки ресурса, имеют незначительные деформацию и раскрытие в месте сквозной трещины. Для этих труб характерна широкая полоса сопутствующих несквозных трещин, параллельных основной. Структура стали трансформируется до различной степени. Роста зерен феррита не наблюдается.

На рис. 1.10, в представлен пример разрушения пароперепускной трубы 0 133x17 мм в месте приварки ее к коллекторной трубе 0 325x43 мм в зоне сварного шва. Рабочая температура этой трубы 565 °С. Основной тип разрушения — клиновидные трещины, распространяющиеся по границам зерен от тройных узлов. Разрушение произошло через 65 тыс. ч эксплуатации под действием высоких компенсационных напряжений. Морфология разрушения свидетельствует о том, что по температурно-силовым условиям рассматриваемый узел работал в области а карты механизмов ползучести. Заметных структурных изменений в стали в процессе эксплуатации не произошло.

Морфология разрушения и гидриды

Морфология разрушения титановых сплавов при КР может быть весьма разнообразной, включая как транскристаллитное, так и межкристаллитное растрескивание [186, 191, 212]. Например, в растворах метанола наиболее вероятно межкристаллитное разрушение [186, 212]. В случае (а+р)-сплавов разрушение при КР [186] и в газообразном водороде [206, 209] может происходить по межфазной границе а—р. Аналогичный характер разрушения наблюдался и в (р +а)-сплавах [215]. Особый интерес представляет случай транскристаллитного растрескивания а-сплавов, поскольку при этом наблюдаются необычные кристаллографические особенности. За характерный внешний вид это разрушение часто называют «сколом». Учитывая, что скол по плоскости с высокими индексами необычен, некоторые авторы используют термины «квазискол», или «неклассический скол». Этот тип разрушения наблюдается только при малых значениях К, а при К, приближающихся к величине, соответствующей нестабильному быстрому разрушению, доминирующим становится обычное разрушение с образованием характерных ямок и выступов.

РАЗРУШЕНИЕ Морфология разрушения

Большинство титановых сплавов при КР в водных растворах разрушаются транскристаллитным сколом. Примеры таких разруше ний показаны на рис. 83, в и рис. 84 для сплавов к(Т1—10 А1) и: p(Ti—16 Мл) соответственно. В двухфазных сплавах (а+Р) и. (Р + а) морфология разрушения может видоизменяться, особенно если одна из фаз невосприимчива к КР, как это часто встречается в промышленных сплавах. Эти различия в поверхности изломов. показаны на рис. 85 для сплавов Ti—6 А1—4V и Ti—8 Мп. Фа зы, не восприимчивые к КР, обычно разрушаются вязко и, очевидно, могут служить препятствием для продвижения трещин. Как уже указывалось в предыдущем разделе, растрескивание титановых сплавов путем транскристаллитного скола происходит в определенных кристаллографических плоскостях. Данные рис. 8& [183] суммируют определения плоскости скола для а-сплавов в водных и других средах. Очевидно, что плоскость скола для фазы а находится под углом 14—16 °С по отношению к базисной плоскости, хотя имеется некоторый разброс в действительном индексе этой плоскости. Меньше данных по определению плоскости скола для р-сплавов. В работе [92] определено, что КР сплава Ti— —13 V—11 Сг—3 А1 происходит в направлении {100}. Морфология трещин в сплавах системы Ti—Мп также согласуется с этой плоскостью разрушения. Распространение трещин путем транскристал-

P.ic. 84. Морфология разрушения „р„ КР в области II н-мост,, „ - /< при испытании сплава Ti - 16Мп в 0,5 М КС1 U

Изучалось разрушение титановых сплавов в ряде органических сред [51]. Было показано, что морфология разрушения и плоскость. скола сплава Ti—8 А1—1 Mo—IV в органических средах те же,, что и при разрушении в водных и метанольных растворах.

Морфология разрушения 105, 375

Исследуя изменение морфологии поверхности, можно установить ряд закономерностей в изменении ее структуры. Так, в исходном (необлученном) состоянии поверхность твердого сплава представляет собой совокупность зерен карбидов, связанных между собой кобальтовой прослойкой (рис. 6.14. а). Границы фаз при этом четко выражены. После облучения поверхности пучком с плотностью мощности 1.2 Дж/см-(рис. 6.14, 6) наблюдается начало плавления межфазных границ и их "размывание". Увеличение мощности пучка приводит к образованию на поверхности материала трещин и микрократеров (рис. 6.14, в, г).

Рис. 6.14. Изменение морфологии поверхности сплава WC-Co в зависимости

Под воздействием магнитного поля возможно неравномерное "спиралевидное" травление поверхности металла, что связано с возникновением магнитогидродинамических потоков, приводящих к закручиванию электролита. Перемешивание электролита, а также повышение температуры придает морфологии поверхности равномерный характер вследствие нарушения гидродинамического потока.

Оценка повреждающего действия на материал ПЦН ведется на основе выявленных при исследовании излома закономерностей формирования его рельефа. При этом учитываются качественные характеристики морфологии поверхности излома, сформированной в направлении роста трещины, и количественные характеристики параметров из-

Уодсуорт и Спилливг [66] провели более детальное исследование изменения морфологии поверхности разрушения образцов, разрушенных при растяжении, в зависимости от качества адгезионного соединения. ,Кажвидно на микрофотопрафиях (рис. 12, а), поверхность разрушения при растяжении в продольном направлении однонаправленного композита со средней адгезией! на поверхности раздела имеет значительное количество смещенных волокон и неровностей. При разрушении того же композита в поперечном направлении характер разрушения меняется и становится более хрупким (рис. 12,6); поверхность разрушения пересекает матрицу, волокна и поверхность раздела. На поверхности разрушения при продольном напряжении композита, обладающего большей адгезионной прочностью (рис. 12,в), число смещенных волокон гораздо меньше. При поперечном нагружении такого композита (рис. 12, г) разрушение опять становится хрупким.

Мэхью и др. [46], а также Той и Ингквест [65] приводят многочисленные микрофотографии морфологии поверхности разрушения композитов при разных режимах продольного нагружения. При этом характер поверхности разрушения образцов соответствует поверхности, показанной на рис. 12.

что структура с х/^-связями в а—С пленке играет роль проводящих дорожек, которые создают более благоприятные условия для автоэмиссии электронов. Но на уменьшение порогового напряжения может влиять множество других факторов. Например, эффект геометрического усилия электрического поля из-за морфологии поверхности. Для исследования геометрического эффекта был использован атомный силовой микроскоп. На рис. 5.20 представлены соответствующие изображения а—С пленки, полученной при трех разных энергиях ионов углерода.

В условиях вакуума могут заметно измениться механические свойства сплавов. Существенное влияние вакуума на усталостную прочность металлов показано в ряде работ. В одном из ранних исследований [398] обнаружено, что время до разрушения свинца при усталостных испытаниях в вакууме 133 мн/м2 (10~3 мм рт. ст.) более чем в два раза превосходит его долговечность при таких же испытаниях на воздухе. Этот эффект был подтвержден другими исследованиями. Они заметили также различие в виде излома и морфологии поверхности: образцы свинца, разрушившиеся на воздухе, имели межкристаллитный излом в отличие от транскристаллитного излома образцов, разрушившихся в вакууме. Поверхность образцов, испытанных в вакууме, была более грубой, чем у образцов, испытанных на воздухе; было сделано заключение о том, что усталостные трещины в образцах, испытанных на воздухе, снижают поверхностные напряжения и таким образом уменьшают деформацию поверхности. Существенное увеличение долговечности при усталостных испытаниях в вакууме наблюдалось для алюминиевых сплавов, а также для нержавеющей стали при 815° С. Было показано, что сопротивление усталости золота не зависит от давления газовой среды.

зависимости (50), свидетельствующие, что показатель В чувствителен к морфологии поверхности разрушения и отражает изменение скорости роста трещины и шага бороздки. Показано, что экспериментальная зависимость (50) позволяет определять шаг усталостной бороздки. Это открывает пер-Ink спективы определения микроскопической скорости роста усталостной трещины путем анализа усталостных изломов методом ФАП.

Критерии оценки коррозионной стойкости материалов могут быть качественные и количественные. Качественным критерием является оценка изменений, произошедших в ходе коррозионных испытаний с внешним видом испытуемых образцов и коррозионной средой. Оценка изменений внешнего вида образца может быть визуальной или проводиться с применением микроскопов — определяется изменение морфологии поверхности металла и ее окраски. Об изменениях в коррозионной среде судят по нарушению ее цветности и появлению в ней нерастворимых продуктов коррозии. Разновидностью качественных методов являются индикаторные методы, основанные на изменении цвета специально добавляемых в коррозионную среду реактивов под действием продуктов растворения испытуемого материала. В практике испытаний сталей таким реактивом часто является смесь ферро- и феррицианида калия, в результате взаимодействия которой с ионами двухвалентного железа образуется «турбулевая синь» — ярко окрашенные области синего цвета. Качественным индикатором при исследовании коррозии алюминия и его сплавов является ализарин, окрашивающий зоны преимущественного растворения в красный цвет.

Диаграмма напряжение — деформация. Поведение всех бор-алюминиевых композиционных материалов при испытании на растяжение в поперечном направлении может быть подразделено на три основных категории до характеру морфологии поверхности разрушения. Разрушение по типу I характеризуется развитием разрушающей трещины по матрице, разрушение по типу II — развитием трещины по матрице и по армирующим волокнам. Третий тип разрушения характеризуется развитием трещины до матрице и границе раздела матрица — волокно. Последний класс разрушения в дальнейшем здесь не будет рассматриваться, поскольку он не является типичным для поведения боралюминия, изготовленного по оптимальным режимам и, более того, может служить показателем несовершенства технологии.

Рекомендуем ознакомиться:

Механизма упрочнения

Максимальный расчетный

Механизме отсутствуют

Механизме процессов

Механизме управления

Механизмом называется

Механизмом состоящим

Механизмов автоматических

Механизмов диссипации

Механизмов формирования

Механизмов используются

Механизмов назначение

Меню:

Главная страница Термины