Однородного изотропного

Все сплавы с содержанием 0,025—0,8% С кристаллизуются подобно сплаву VI. Кристаллизация с образованием аустенита происходит в интервале 8—9. При охлаждении однородного аустенита до температуры точки 10 выделяется феррит, состав которого изменяется на участке 10'—Р (линии PG) предельной растворимости С в феррите. Состав аустенита изменяется на участке 10—S (линии GS). При 727° С сплав VI состоит из избыточного феррита (0,025% С) и эвтектоидного аустенита (0,8% С); происходит перлитное превращение. Структура сплава VI после окончания превращений состоит из феррита (светлые зерна) и перлита (темные зерна).

Однако образование аустенита связано с диффузией С, а при скорост, ном нагреве процессы диффузии не успевают завершиться. При этом н структуре сохраняются избыточные фазы (феррит и цементит). Растворение этих фаз и получение однородного аустенита может быть достигнуто ускорением диффузии при повышении температуры нагрева. Температура закалки должна увеличиваться с возрастанием скорости нагрева. Влияние скорости индукци-* онного нагрева ТВЧ на тем^ пературу закалки характеризуется кривыми рис. 10.5. На диаграмме выделены зоны режимов индукционного нагрева,

Легирующие элементы, присутствующие в легированных сталях, оказывают определенное влияние на процессы превращения перлита в аустенит. Они в большинстве случаев растворяются в аустените, образуя твердые растворы замещения. Диффузия легирующих элементов (Ti, Zr, V, Mo, W) происходит значительно медленнее, чем диффузия углерода. Поэтому легированные стали нагревают до более высоких температур и задают более длительную выдержку при температуре нагрева для получения однородного аустенита, в котором растворяются карбиды легирующих элементов.

Заэвтектоидные стали нагревают выше Лс, на 50-=-70° С. При таком нагреве образуется аустенит, но сохраняется некоторое количество нерастворенных карбидов. Поэтому после закалки в основной мартенситной структуре присутствуют частицы не растворившегося при нагреве цементита. Эта структура обеспечивает более высокую твердость и износостойкость по сравнению с получаемой при закалке с нагревом выше Аст, т. е. из области однородного аустенита. В результате такого более высокого нагрева сталь получает структуру крупноигольчатого мартенсита, но с повышенным количеством остаточного аустенита. Цементит имеет более высокую твердость, чем мартенсит, присутствие аустенита так;:;з снижает твердость. Нагрев выше Аст, кроме того, ухудшает прочность из-за укрупнения зерна и увеличивает деформацию изделия при закалке.

Для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания, широко применяются высокомарганцовистые стали [85] — в частности, аустенитиая сталь марки 110143(1—1,3% Си 11—14% Мп, до 0,3 % Si, не более 0,03 % Р и 0,03 % Si. В литом состоянии структура ее представляет аустенитную матрицу и карбиды. Для повышения прочности и пластичности ее закаливают в воде от температуры 1100—1150 °С (этим достигается растворение карбидов и получение более однородного аустенита). Термически обработанная таким образом сталь в результате деформирования и ударного воздействия в процессе эксплуатации наклепывается и приобр*-' тает высокую износостойкость. Из стя-ли 1 ЮГ 13 изготовляют звенья гусенви (траки) тракторов и других гусеничны* машин, шары дробильных мельняи» щеки камнедробилок и другие издели^ работающие при ударно-абразивно1 изнашивании.

Коней, создана^ V, __ / однородного^ аустенита

Структура зернистого перлита получается лишь при том условии, если при нагреве (см. фиг. 142) до аустенитного состояния сохранились частицы нерастворенных карбидов; в противном случае при получении однородного аустенита он превращается в пластинчатый перлит. Поэтому при отжиге на зернистый перлит нагрев не должен превышать температуры Аст (для заэвтектоидных сталей). В доэвтектоидной стали зернистый перлит получается с большим трудом. *

Низкая теплопроводность сталей с высоким содержанием хрома требует осторожного постепенного нагрева их и ступенчатой закалки. Хромоникелевая нержавеющая кислотостойкая сталь. Состав распространенных в технике хромоникелевых, аустенитных, нержавеющих кислотостойких сталей по ГОСТ 5632-61 приведен в табл. 29. Добавка свыше 8% Ni в сталь, содержащую около 18% Сг, позволяет получить у сталей Х18Н9 и 1Х18Н9Т после закалки с 1150° С в воде аустенитную структуру. Высокая температура нагрева при закалке необходима для растворения карбидов и получения однородного аустенита (фиг. 233, б); она создает у стали повышенную в сравнении с хромистой нержавеющей сталью коррозионную стойкость, вязкость и прочность при повышенных температурах. Аустенитные хромо-никелевые нержавеющие сталиХ18Н9и!Х18Н9Т хорошо поддаются холодной прокатке, штамповке и волочению и могут быть получены в виде тонких листов, ленты, проволоки и всевозможных фасонных профилей. Эти стали хорошо свариваются.

ется в ее высокотемпературной аустенизации для получения однородного аустенита и последующего пропускания через расплавленную соль с изотермической выдержкой при температуре 450.. .550 °С.

Для получения однородного аустенита необходимо увеличить температуру нагрева либо выдержку при данной температуре. Первоначально образовавшиеся при температуре Лс1участки аустенита растут до тех пор, пока выше точки Лс3 полностью не исчезнет феррит или цементит. Следовательно, для завершения превращения в стали при перекристаллизации ее необходимо нагреть на 30-50 °С выше критических точек Лс3 и Лст (рис. 4.1) и выдержать при этой температуре нужное время.

Время выдержки стальных изделии при температуре закалки зависит от химического состава стали и вида нагревающей среды. Оно должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить образование однородного аустенита по всему сечению изделия. Чем больше толщина и масса изделия, тем продолжительнее должна быть выдержка. Однако чрезмерно большая выдержка может привести к росту зерен аустенита.

Весьма общую задачу оптимального проектирования одно-целевой конструкции, состоящей из однородного изотропного материала, можно сформулировать следующим образом.

Конструкция должна состоять из заданного однородного изотропного материала и должна быть спроектирована так, чтобы она имела минимальный вес.

Аналогичные измерения проведены при раздельных излучении и приеме УЗ-волн. Рассмотрены два наиболее важных для практики варианта реализации схемы прозвучивания «Дуэт» (рис. 6.28): нормаль к поверхности дефекта в точке отражения параллельна (случай /) образующей трубы — оси Y и перпендикулярна ей (случай //). Первый случай соответствует такой ситуации при контроле, когда источник и приемник расположены с одной стороны от стыкового шва труб, а второй — когда преобразователи находятся по разные стороны от стыка. Отметим, что согласно [6 ] для однородного изотропного материала амплитуда сигнала, отраженного от рассматриваемой модели дефекта, должна возрастать при увеличении угла разворота преобразователей А. Углом разворота мы называем проекцию угла между направлениями излучения и приема на горизонтальную плоскость. В случае // неоднородность структуры проката приводит к прямо противоположному эффекту: амплитуда сигнала, отраженного от полости, снижается с ростом угла А. На рис. 6.28 приведены результаты для случая а = 60°. Аналогичные зависимости получаются при а = 50, 70°, а также при озвучивании однажды отраженным лучом пересечения вертикального отверстия с наружной поверхностью трубы, при озвучивании других полостей: углового отражателя, пазов (при а = 50, 60, 70°). Часть результатов прозвучивания также приведена на рис. 6.28, а. Аналогичные зависимости получаются при контроле средней части сечения. На рис. 6.28, б приведены результаты измерения амплитуд сигналов, отраженных от плоскодонного и средней части вертикального отверстий.

Рассмотрим полосу, армированную волокнами, которые расположены в ,V рядов в узлах квадратной сетки, и будем считать, что на нее действуют изгибающие моменты М (отнесенные к единице длины), как показано на рис. 6. Если бы эта полоса состояла из однородного изотропного материала, то единственная ненулевая компонента тензора напряжений ац определялась бы по формуле

Разрушение материала — весьма сложный процесс, даже в случае идеализированного макроскопически однородного изотропного материала. Начало разрушения зависит от присущих материалу свойств (таких, как молекулярная и зернистая структура), от геометрии структуры и ее локальных характеристик (таких, как трещины и концентраторы напряжения) и от последовательности воздействия внешних нагрузок (т. е. механических, тепловых, химических и др.). Современный аппарат математики и физики для установления связи между этими факторами имеет ограниченные точность и сферу применения.

больших деформациях вокруг кончика трещины, и вычисление необратимых членов dut, dUc, dUg связано со значительно большими аналитическими трудностями и обычно осуществляется с большой потерей точности и сопровождается существенными упрощениями. Это обстоятельство не должно принижать значение такого анализа, который, с другой стороны, существенным образом способствует инженерным приложениям в случае разрушения изотропных тел при наличии пластической зоны вокруг кончика трещины. Краткий обзор таких работ уже сделан [42, 51]. Однако использование подобных вычислений, основанных на модели однородного изотропного пластического материала, непосредственно в случае неоднородных композитов без критического анализа неравенства (14) было бы весьма оптимистично. К сожалению, этот важный момент молчаливо не замечается в большинстве работ, которые претендуют на применение механики разрушения к композитам. Проанализировав трудности аналитического представления левых частей неравенств (14) или (11) в общих нелинейных случаях, сосредоточим теперь наше внимание на экспериментальной оценке этих членов, которая позволит заменить или уточнить существующие или разрабатываемые аналитические методы расчета.

Поведение однородного изотропного материала при некотором условии нагружения можно охарактеризовать через поведение этого материала при других условиях при помощи концепций эквивалентного напряжения и эквивалентной деформации ползучести. Итак, необходимо вывести характеристики одноосной ползучести из характеристик ползучести при сдвиге. Формулы для эквивалентного напряжения а и эквивалентной деформации ползучести ъ° имеют вид

ется неизвестной, то предложенное решение практически не может быть использовано, но полезно как нулевое приближение. В общем виде задача решалась также Р. И. Янусом [3, 4]. Дефект произвольной формы находится внутри однородного изотропного ферромагнитного тела, помещенного в однород-

р — темп регулярного охлаждения или нагревания однородного изотропного тела в критериальной форме.

В случае однородного изотропного тела коэффициент теплопроводности представляет собой количество тепла, передаваемое в один час через один квадратный метр поверхности плоской стены толщиной в один метр, при разности температур на поверхности этой стены в один градус. В действительности коэффициент теплопроводности данного вещества отнюдь не является строго постоянной величиной, а так же как и другие фи-SOOt'ff зические характеристики (удельная теплоемкость, ко-Фиг. 1. Температурная зависимость коэффи- эффициент ВЯЗКОСТИ И Т. П.)

примем, что во всех точках бесконечного однородного, изотропного тела изменение температуры во времени определяется выражением