Образования сервовитной

Наиболее вероятное место расположения этих включений — зоны упругого искажения кристаллических решеток и места скопления дефектов физического строения, так как эти зоны обладают повышенным уровнем потенциальной энергии. Сосредоточение в них примесей приводит к снижению внутренней энергии и повышению степени равновесности всей системы. Иными словами, движущая сила образования сегрегации имеет термодинамическую основу.

но было бы происходить в процессе аустенизации, и в таком случае его можно было бы уменьшить путем повышения температуры аустенизации, либо в случае образования сегрегации в процессе охлаждения его можно было бы подавить увеличением скорости охлаждения. В действитель-

Во-вторых, механизм охрупчивания действует при температурах ниже температуры конца мартенситного превращения Мка' (393 К). Он феноменологически сходен с отпускной хрупкостью мартенсита, описанной выше (см. рис. 2), которая, как полагают, имеет химическое происхождение. Действительно, свидетельством образования сегрегации по границам зерен являются результаты микрорентге-носпектрального анализа, представленные на рис. 5, в. Природа этого охрупчивания является загадкой, поскольку оно происходит при очень низких температурах (<393 К) и незначительной сегрегации, на что указывают данные микрорентгеноспектрального анализа. Это> явление нуждается в дальнейшем изучении.

Упрочнение мартенситностареющих сталей достигается после старения в довольно широкой области температур. Причем зависимость изменения предела упругости в изотермических условиях в отличие от других прочностных свойств, носит сложный характер. По изменению предела упругости можно четко отметить все три известные стадии упрочнения. Первая стадия характеризуется начальным резким подъемом "предел а упругости, вследствие образования сегрегации из атомов легирующих элементов на дислокациях. В течение второй cfадии происходит разупрочнение в результате растворения нестабильных зародышей, а затем достигается максимальное сопротивление малым пластическим деформациям из-за образования большого числа когерентных частиц, создающих наибольшие препятствия процессу огибания' дислокаций.

никающей в процессе отпуска под напряжением дефектной структуре, твердый раствор оказывается нестабильным (пересыщенным). Снижение приращения сопротивления малым пластическим деформациям при старении под нагрузкой, начиная с температуры 500° С, можно объяснить тем, что при повышенных температурах процесс образования сегрегации происходит с одновременным их рассасыванием в условиях наложения значительных напряжений, как это наблюдается в случае К-состояния. В этом случае облегчается -переползание дислокаций, приводящее к их аннигиляции. Предел текучести в данном случае практически не меняется, но пластичность заметно возрастает — относительное удлинение вместо значения 6% становится равным 10%. Рост пластичности связан, вероятно, с более однородным развитием пластическое дефор- во мации из-за более равно-_ мерного упрочнения 8 ре- <0 зультате старения под на- гд пряжением в высокотемпературной области. с

Для упругих элементов малых сечений и простой формы, но от которых требуется очень высокая прочность (ав ^ 2500^-3000 МПа), высокое сопротивление усталости и коррозионная стойкость при немагнитности, применяют сплавы на (Со—N1—Сг)-ос-иове. Основная область. применения этих сплавов — заводные пружины различных механизмов. Состав этих сплавов приведен в табл. 18. Их упрочняют путем термомеханической обработки, включающей в себя закалку, холодную пластическую Деформацию с высокими обжатиями и последующее старение (отпуск) для преобразования субструктуры и образования сегрегации из атомов углерода и легирующих элементов. Режимы упрочняющей обработки и механические свойства сплавов этого типа приведены в табл. 19.

Области применения (согласно оценкам годовая потребность в изделиях из уплотненного порошка составляет около 450 т) определяют и границы применимости порошковой, технологии для изготовления деталей из суперсплавов для газовых турбин. Порошковые суперсплавы применяются в тех случаях, когда "обычные" детали, изготовленные методами литья или штамповки, ие отвечают предъявляемым рабочими условиями требованиям, выполнение которых необходимо для получения двигателей с высокими рабочими характеристиками. Разрушение обычных материалов, как правило, происходит в результате образования сегрегации, что вызывает ухудшение механических свойств или их нестабильность и снижение термомеханических характеристик. В таких случаях порошковая технология, хотя она и не является панацеей от всех бед, вполне может заменить другие (обычно более предпочтительные) методы изготовления деталей, не способные обеспечить требуемое качество изделий.

Очевидно, что в системах, состоящих из атомов с одинаковой валентностью, строение должно определяться размерным (объемным) фактором. Примером такой системы являются сплавы Си — Ag. Медь и серебро имеют одинаковую валентность, их электроотрицательности очень близки, а объемный фактор сравнительно велик. Все термодинамические величины (Д(5СМ, ДЯ(,,М и ASCM) испытывают положительные отклонения от своих значений для идеального раствора [31, с. 311]. Была сделана попытка учета взаимодействия примесных атомов в матрице растворителя [137]. Наиболее существенным является вывод о том, что если разница атомных объемов невелика и если электроотрицательности не слишком отличаются, то знак кривизны энтальпии смешения определяется относительной валентностью компонентов раствора. Отрицательных значений второй производной от ДЯСМ по составу (кривизны) и, следовательно, образования сегрегации можно ожидать, когда растворитель имеет более высокую валентность, чем растворенный элемент (например, раствор алюминия в серебре). В обратном случае (серебра в алюминии) теория предсказывает тенденцию к образованию ближнего порядка (т. е. значение второй производной от АЯСМ по составу положительно). Для различных примесей в одном растворителе кривизна приближенно пропорциональна разности валентностей. Рентгеновские и термодинамические данные подтверждают теорию. Однако теория не связывает термодинамические величины с локальным расположением атомов и неприменима, когда валентность компонентов одинакова и в состав сплава входят переходные металлы. Так, анализ термодинамических данных для системы серебро — платина [31] показывает, что незаполненные cf-оболочки приводят к большим изменениям термодинамических величин.

Возможно ли упрочнение мартенсита после превращения V-^а за счет процессов, происходящих внутри твердого раствора, в частности за счет образования зон, обогащенных примесями внедрения, подобно тому как это происходит при старении (в начальной стадии распада)? Отмечалось неравномерное распределение примесей внедрения в мартенсите, но форма сегрегации не была установлена [267]. Отмечалось также старение мартенсита при низких температурах и после кратковременной выдержки (секунды) при 0° С. Известно повышение твердости на ранних стадиях отпуска высокоуглеродистой стали. Зарегистрировано увеличение на 15% электросопротивления эвтектоид-ной стали ( — 1% С) за первые 3 сек отпуска при 200° С. Электронномикроскопические исследования не обнаруживают при этом изменения микроструктуры. Важную роль при старении, как указывалось ранее, могут играть дефекты структуры, являющиеся местами предпочтительной сегрегации атомов углерода. Высказывалась точка зрения о том, что упрочнение мартенсита связано с процессом сегрегации примесей внедрения, возможно на двойниках, даже при Ма^. 0° С, хотя некоторые опыты с внутренним трением свидетельствуют о том, что углерод скорее находится в растворе. По-видимому, старение в результате скопления достаточно больших групп атомов внедрения возможно в высокоуглеродистом игольчатом мартенсите, однако величина эффекта невелика. Возможность старения мартенсита за счет образования сегрегации рассмотрена также теоретически [305].

При исследовании образования сегрегации в процессе старения сплавов Fe — Cr было показано, что образуются области, обогащенные железом (~12% Сг при содержании его в сплаве от 20 до 46,5 %) -

Для упругих элементов малых сечений и простой формы, но от которых требуется очень высокая прочность (ств > 2500ч-3000 МПа), высокое сопротивление усталости и коррозионная стойкость при немагнитности, применяют сплавы на (Со—Ni—Сг)-ос-нове. Основная область применения этих сплавов — заводные пружины различных механизмов. Состав зтня сплавов приведен в табл. 18. Их упрочняют путем термомеханической обработки, включающей в себя закалку» холодную пластическую деформацию с высокими обжатиями и последующее старение (отпуск) для преобразования субструктуры и образования сегрегации из атомов углерода и легирующих элементов. Режимы упрочняющей обработки и механические свойства сшш-вов этого типа приведены в табл. 19.

Установлено, что процесс образования сервовитной пленки на стальной поверхности имеет дискретный характер. Частицы меди переносятся на вершины неровностей стальной поверхности, а затем происходит постепенное "сползание" меди во впадины неровностей. Глицерин при трении разрушает окисную пленку на стальной поверхности, являясь восстановителем железа и меди. Это обеспечивает высокую прочность сцепления медной пленки со стальной поверхностью. В результате последняя покрывается медной пленкой, а пара трения сталь-бронза становится фактически парой медь-медь.

растворения металла. Согласно закону электрохимической кинетики скорость анодного растворения должна возрастать при увеличении химического потенциала, однако в рассматриваемом случае этого не происходит. Вследствие образования сервовитной пленки меди между анодными и катодными участками поверхности бронзы процесс растворения может полностью прекратиться, и тогда наступит установившийся режим трения. Если по каким-либо причинам медная пленка разрушится, то вновь начнется растворение бронзы и поверхность будет обогащаться медью, пока снова не наступит пассивное состояние.

Выявлен и исследован механизм образования сервовитной пленки в паре трения сталь—наполненный ПТФЭ (волокна ПТФЭ с медной проволокой). Оказалось, что при тяжелых режимах трения и высоких температурах ПТФЭ, несмотря на свою "классическую" инертность, бурно реагирует с некоторыми металлами. Поверхность стали и ПТФЭ обогащается медью, на которой формируется металлополимерный слой в виде координационного соединения. Структура граничного слоя, обеспечивающего режим избирательного переноса при трении ПТФЭ, наполненного медью, показана на рис. 5.9. Приведенная структура граничного слоя состоит из связанного с поверхностью кристаллической решеткой стали слоя сервовитной меди и металлополимерного слоя (1-16 нм), ориентированного в направлении трения, закрепление которого на поверхности сервовитной пленки осуществляется в результате комплексообразования.

Следует отметить, что осаждение частиц в зазоре не является достаточным условием для образования сервовитной пленки, воспринимающей деформацию без разрушения, так как это связано с присутствием в смазочной среде органических соединений и ПАВ. В табл. 1 только во 2, 3, 6-й строках указаны смазки, содержащие органические соединения. Однако этот недостаток в остальных

2. Механизм образования сервовитной пленки

Образование пленки меди на бронзовой поверхности происходит в результате электрохимического процесса — процесса растворения металла. Согласно закону электрохимической кинетики скорость анодного растворения должна возрастать при увеличении потенциала, однако в нашем случае этого не происходит. Вследствие образования сервовитной пленки между анодными и катодными участками поверхности бронзы процесс растворения может полностью прекратиться, наступит установившийся режим трения. Если по каким-либо причинам медная пленка разрушится, то вновь произойдет растворение бронзы, и поверхность будет обогащаться медью, пока снова не наступит пассивное состояние.

В процессе образования сервовитной пленки в глицерине происходят изменения. Ю. С. Симаков и А. А. Поляков установили следующие химические превращения глицерина:

Механизм образования сервовитной пленки

Мы рассмотрели механизм образования сервовитной пленки в паре бронза—-сталь в среде глицерина. Глицерин имеет простую химическую формулу и легко реализует режим ИП. В реальных конструкциях глицерин как смазочный материал не применяют.

Механизм образования сервовитной пленки 279

В заключение поясним, каким путем образуется сервовитная пленка на трущихся поверхностях в паре сталь—латунь. При высоких температурах может произойти обесцинкование латуни. Это один из факторов возможного образования сервовитной пленки.

Рекомендуем ознакомиться:

Образована вращением

Образования диффузионных

Образования комплексных

Образования кристаллов

Образования макротрещин

Образования металлических

Образования околошовных

Обязательно учитывать

Образования пограничного

Образования поверхностной

Образования промежуточных

Меню:

Главная страница Термины