Напряжений образовавшихся

Фаза со имеет искаженную гексагональную решетку с параметрами а = 0,4607 нм и с = 0,2821 нм. Так как плоскости•{i 120j-co и^1 ю}(3 являются плоскостями наиболее плотной упаковки, предполагается, что о>-выделения образуются на плоскостях •{110}/3 и когерентно связаны с ними. При низких скоростях охлаждения или уменьшенном содержании легирующих элементов может происходить расслоение ^-твердого раствора с образованием предвыделений ы-фазы (//-фаза). Повышение температуры и увеличение длительности выдержки приводят к переходу /з'->со. Образование ()'- и ш-фаз приводит к неоднородному кристаллографически ориентированному сокращению объема, результатом которого, как показали исследования С.С.Ушкова, может быть возникновение больших структурных напряжений, образование трещин и макроразрушение деталей. Для возникновения to-фазы необ-

Гувер и Гертцберг [32] изучали усталость образцов с надрезом эвтектического композита Ni—Ni3Nb. Эта система была выбрана для исследования потому, что обе ее фазы могут деформироваться пластически [1, 21, 33] (упрочняющая фаза деформируется двойникованием в плоскостях типа {211}). В противоположность системе А1—Al3Ni, усталостные трещины в сплаве Ni—Nb пересекают пластины Ni и NisNb .при всех исследованных уровнях напряжения. При высоких циклических напряжениях распространение трещины облегчается образованием двойников в NisNb и последующим растрескиванием впереди фронта главной трещины (рис. 18). Разрушение в Ni-фазе происходит с образованием бороздок. При среднем уровне напряжений образование бороздок в Ni-фазе и растрескивание по границам двойников в NiaNb происходят примерно с одинаковой скоростью. Число двойников деформации в NisNb, образующихся вдали от плоскости магистральной трещины, резко сокращается с уменьшением напряжения. И наконец, при низких напряжениях не видно добавочных двойников помимо тех, которые непосредственно вовлечены в продвижение фронта трещины. Может оказаться, что концентрация напряжения на кончике трещины такова, что образуется всего лишь один двойник в пластине NisNb, но и его достаточно для того, чтобы проложить путь растущей трещине.

Исследования Института электросварки им. Е. О. Патона показали, что в доброкачественных соединениях, даже в случае высоких растягивающих остаточных напряжений, образование усталостных трещин начинается только после 0,2—0,4 общего числа циклов, потребного для полного разрушения сварного элемента или крупномасштабного образца. Если за критический размер усталостной трещины принять ее глубину, равную 2—3 мм (с учетом невозможности перехода такой трещины в хрупкую при наиболее неблагоприятных условиях изготовления и эксплуатации сварной конструкции [4]), то в этом случае стадия развития составляет меньшую долю, чем стадия зарождения и начала образования макротрещины.

Рекристалли-зационный отжиг Нагрев холоднообработ энной стали выше температуры рекристаллизации (ниже критической температуры), выдержка и последующее охлаждение Снижение твердости и увеличение вязкости и пластичности холоднообработанной (тянутой, катаной или штампованной) стали Образование новых равновесных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла Мелкозернистая равновесная структура, свободная от внутренних напряжений

Полный отжиг Нагрев доэвтектоидной стали до температуры выше критической точки Ас?> (линия OS), выдержка и последующее медленное охлаждение (30— 200°С/ч в зависимости от состава стали) Создание мелкозернистости, понижение твердости и повышение вязкости (пластичности), снятие внутренних напряжений Образование аустеиита с последующим распадом его на феррито-цементитную смесь Перлит и феррит

Изотер миче-ский отжиг Нагрев стали до температуры выше критической точки Ас$ (линия GS], выдержка, ускоренное охлаждение до температуры наименьшей устойчивости аустенита, выдержка при этой температуре для завершения перлитного превращения и охлаждение па воздухе Для улучшения обрабатываемости резанием легированной стали и сокращение длительности отжига. Устранение внутренних напряжений Образование аустенита с последующим изотермическим распадом его на феррито-кар-бидиую смесь Пластинчатый перлит и феррит

Технологическая "наследственность" имеет место практически при применении любого способа обработки и сопровождается такими сопутствующими явлениями, как изменение микро- и макрорельефа, появление не-сплошностей и остаточных напряжений, образование наклепа, изменение фазового и структурного состава, возникновение новых химических соединений, внедрение инородных веществ и элементов, изменение исходного химического состава и геометрической формы, развитие анизотропии свойств.

Оплавление должно сказываться на поведении металлических сплавов при термоциклировании. Экспериментальным подтверждением этому являются данные работ [210, 212, 249, 255], полученные на анизотропном в отношении термического расширения кадмии и его сплавах. Поскольку термоциклирование в той или иной мере связано с развитием напряжений, образование жидкой фазы изменяет характер деформации и разрушения сплавов. Отметим, кстати, что роль оплавления предполагалась и в более ранних работах. Исходя из общих представлений, авторы [23, 303, 361- ] предположили, что в металлических системах, в которых плавление сопровождается увеличением объема, при затвердевании возникают поры. К подобному выводу пришли и авторы работы [255].

Разрушение триплексов. При нагружении гидравлическим давлением характер разрушения принципиально не отличается от описанного для изгиба (рис. 68). Дробность разрушения увеличивается с увеличением прочности. Разрушение стекол под действием остаточных напряжений (образование сетки) происходит и после снятия внешней нагрузки.

б) ответвляющиеся — часто несквозные трещины, ориентированные под разными углами к заданным при механическом нагружении траекториям растягивающих напряжений. Образование пучка ответвляющихся трещин в момент перехода разрушения от медленного к очень быстрому объясняется появлением в указанный момент многочисленных микротрещин, отдельные из которых служат источником ответвляющихся трещин, скачкообразностью разрушения и необходимостью реализации накопленной при нагружении упругой энергии в поверхностную энергию;

Способы повышения прочности: деформационное упрочнение (наклеп); упрочнение при образовании твердого раствора; упорядочение (образование антифазных границ) ; создание мелкозернистой структуры; старение (выделение вторых фаз); создание композитных материалов; создание благоприятных (сжимающих) по-•верхностных остаточных напряжений; образование субструктуры; увеличение плотности дислокаций, например в результате фазового наклепа, и др.

Способы повышения прочности: деформационное упрочнение (наклеп); упрочнение при образовании твердого раствора; упорядочение (образование антифазных границ); создание мелкозернистой структуры; старение (выделение вторых фаз); создание композитных материалов; создание благоприятных (сжимающих) поверхностных остаточных напряжений; образование субструктуры; увеличение плотности дислокаций, например в результате фазового наклепа, и др.

Остаточные напряжения, полученные после закалки, не характеризуют напряжения, возникающие при охлаждении (нагреве) стали. Остаточные напряжения всегда меньше временных напряжений, образовавшихся в процессе охлаждения.

стадийный процесс, то напряжения, существующие в готовой детали, являются результатом наложения и взаимодействия напряжений, возникающих на каждой стадии процесса. Неоднородности еяитка переходят в поковку (или прокат), в результате обработки давлением появляются новые неоднородности. Механическая обработка, удаляя неоднородности, содержащиеся в снимаемых слоях металла, вызывает перераспределение напряжений, образовавшихся на предшествующих стадиях, и вносит в поверхностные -слон дополнительные напряжения. Термообработка, частично устраняя напряжения-, возникшие на предшествующих стадиях, вместе с тем вызывает появление новых напряжений.

Отжиг I рода проводят при температурах ниже и выше температуры рекристаллизации и подразделяют по целевому назначению и природе протекающих процессов на возврат I и II рода. Возврат I рода или "отдых" применяют для снятия или уменьшения остаточных напряжений/, образовавшихся после механической обработки, гибки, сварки и других технологических операций. Температуру отжига в этом случае назначают на 150—250°С ниже температуры рекристаллизации. Возврат II рода используют для создания полигонизированной структуры после горячей или холодной лластической деформации.

Ввиду чувствительности титановых сплавов к загрязнению атмосферными газами при высоких темп-pax, термич. обработку и нагревы при обработке давлением необходимо проводить с соблюдением следующих рекомендаций. Нагревать детали и полуфабрикаты только в электрич. печах с автоматич. регулировкой и регистрацией темп-ры. Не допускается нагрев в селитровых ваннах и мазутных печах. Для предупреждения образования окалины нагрев готовых деталей и листов рекомендуется производить в печах с защитной атмосферой из нейтральных газов. Иногда применяется отжиг для снятия внутренних напряжений, образовавшихся в результате механич. обработки, листовой штамповки, сварки и т. п. Темп-ры неполного отжига приведены в табл. 4 (выдержка составляет 30—60 мин.).

требуется значительная выдержка. Собственно превращение остаточного аустенита происходит при охлаждении после выдержки по мартенситному механизму (вторичное мартенситное превращение) [16]. Образующийся при охлаждении мартенсит требует повторного отпуска для снятия напряжений, образовавшихся в процессе

Некоторое повышение стойкости инструмента после обработки паром объясняется тем, что при этом происходит дополнительный отпуск инструмента в целом, а также превращение остаточного аустенита, вторично закаленного при шлифовании слоя, и снятие напряжений, образовавшихся при шлифовании и заточке.

стадийный процесс, то напряжения, существующие в готовой детали, являются результатом наложения и взаимодействия напряжений, возникающих на каждой стадии процесса. Неоднородности слитка переходят в поковку (или прокат), в результате обработки давлением появляются новые неоднородности. Механическая обработка, удаляя неоднородности, содержащиеся в снимаемых слоях металла, вызывает перераспределение напряжений,- образовавшихся на. предшествующих стадиях, и вносит в поверхностные слои дополнительные напряжения. Термообработка, частично устраняя напряжения, возникшие на предшествующих стадиях, вместе с тем вызывает появление новых напряжений.

В интервале температур 700—800° С с увеличением времени выдержки снижается твердость (рис. 65), что объясняется снятием внутренних напряжений, образовавшихся при деформации. При повышении температуры нагрева от 800 до 1000°С увеличивается твердость, что связано с распадом 3-фазы в процессе охлаждения на гетерофазную смесь (а-{-(3)-фаз. Нагрев в р-о.бласти сопровождается незначительным понижением твердости.

Существует много способов, с помощью которых можно ослабить внутренние напряжения при закалке и свести к минимуму образование закалочных трещин и коробление деталей. Один из них — подготовка изделия к закалке путем отжига, нормализации или высокого отпуска. Это позволяет освободить изделие от вредных внутренних напряжений, образовавшихся при всех предыдущих видах обработки. Если эти напряжения своевременно не снять, они усилятся напряжениями, возникающими при закалке, и приведут к короблению изделий или к трещинам. Весьма эффективный способ уменьшения внутренних напряжений — медленное охлаждение изделий при температурах превращения аустенита в мартенсит (для углеродистой стали — это 300 °С и ниже). Как известно, непосредственный переход аустенита в мартенсит не требует больших скоростей охлаждения. Если превращение аустенита в мартенсит происходит при медленном охлаждении, то изменение объема изделия по сечению протекает более равномерно. Таким образом достигается уменьшение внутренних напряжений.

Остаточные напряжения, полученные после закалки, не характеризуют напряжения, возникающие при охлаждении (нагреве) стали. Остаточные напряжения всегда меньше временных напряжений, образовавшихся в' процессе охлаждения.

Отжиг для снятия внутренних напряжений проводят с целью уменьшения остаточных напряжений, образовавшихся в металле при ковке, литье, сварке и способных вызвать коробление и разрушение делали. Главным процессом, проходящим при отжиге для снятия внутренних напряжений, является полная или частичная релаксация остаточных напряжений. Этот процесс протекает