Протекание диффузионных

При повышенных температурах испытания на усталость обычно наблюдается снижение пределов выносливости в связи с влиянием процессов ползучести, особенно в случае, если среднее напряжение цикла не равно нулю (кривые 1 и 4 на рис. 49). В углеродистых сталях в интервале температур испытаний 150 - 400 С наблюдается аномальное повышение пределов выносливости по сравнению с испытаниями при комнатной температуре, связанное с протеканием процессов динамического деформационного старения (рис. 49, кривая 3).

Специфика деформационного упрочнения ОЦК-металлов обусловлена рядом особенностей развития деформации в этих металлах? заметной величиной сил трения решетки, сильной температурной зависимостью напряжения течения; существенным, особенно при низких температурах, различием в скоростях движения краевых и винтовых дислокаций; наличием большого числа относительно равноправных систем скольжения; легким протеканием процессов размножения; по механизму двойного поперечного скольжения [9, 254-—256].

Специфика деформационного упрочнения ОЦК-металлов обусловлена рядом особенностей развития деформации в этих металлах: заметной величиной сил трения решетки, сильной температурной зависимостью напряжения течения; существенным, особенно при низких температурах, различием в скоростях движения краевых и винтовых дислокаций; наличием большого числа относительно равноправных систем скольжения; легким протеканием процессов размножения; по механизму двойного поперечного скольжения [9, 254—256].

При объяснении закономерностей параболического упрочнения поликристаллических ОЦК-металлов часто используется допущение о достаточно равномерном хаотическом распределении дислокаций на первой стадии упрочнения. Справедливость указанного допущения обычно обосновывается легким протеканием процессов поперечного скольжения дислокаций из-за высокой энергии дефекта упаковки в металлах с ОЦК-решеткой. Очевидно, что подобное допущение может оказаться не совсем корректным при низких температурах, когда даже у металлов с большой энергией дефекта упаковки скорости движения винтовых и краевых компонент дислокаций различаются на порядок и более [257, 258], а также в широком интервале температур для металлов и сплавов с относительно низкой энергией дефекта упаковки (металлы VA группы — V, Nb, Та, сплавы Fe—Si, Cr—Re, Cr—Fe, W—Re, Mo—Re и др.) [9, 289,

упаковки и, как результат, с ограниченным протеканием процессов поперечного скольжения дислокаций.

[275], протекающий непосредственно во время пластической деформации, а также статический возврат, имеющий место при охлаждении деформированной заготовки и при нагреве заготовок между проходами. Действительно, каждому следующему после гидропрессования проходу при ковке молибдена (рис. 4.18, а) предшествует некоторая потеря напряжения течения, связанная с протеканием процессов возврата. И хотя точный учет каждого вида возврата пока невозможен, но их суммарный эффект определяется просто (рис. 4.18, а) по снижению уровня напряжения течения следующей стадии деформации. Этот прием позволяет в порядке анализа исследуемого режима ковки молибдена отметить два момента. Во-первых, выбранный режим удерживает напряжение, а следовательно, и усилив на инструменте примерно на одном уровне во всех проходах, что, вероятно, является

где явн — степень покрытия водородом, который может адсорбироваться в условиях поверхностного насыщения электрода органическим веществом. Этот метод применим к металлам, хорошо адсорбирующим водород, прежде всего к металлам платиновой группы, при соблюдении условий, которые трудно обеспечить. Для металлов семейства железа появляются дополнительные осложнения, связанные с протеканием процессов коррозии.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что при циклическом деформировании образцов малоуглеродистой стали при амплитуде напряжений, лежащей между нижним и верхним пределами текучести, наблюдается понижение верхнего предела текучести. Причем степень его понижения зависит от величины первоначальной амплитуды напряжений. Изменение нижнего предела текучести во всех случаях несущественно, тогда как изменение длины площадки текучести значительно. Эти изменения связаны, по-видимому, с протеканием процессов микропластической деформации на поверхности образца при напряжениях ниже макроскопического верхнего предела текучести. Это объяснение, однако, не учитывает процессы старения, которые могут протекать в процессе циклического деформирования. Поэтому дальнейшие исследования процессов микропластической деформации и их влияния на верхний предел текучести и площадку текучести с учетом скорости деформирования и процессов старения могут привести к более полному пониманию природы предела усталости в малоуглеродистых сталях.

Таким образом, сопротивление материала деформации определяется совместным протеканием процессов упрочнения и разупрочнения, включает вязкую составляющую и может быть представлено в общем виде выражением (1.13).

протеканием процессов накипеобразования.

Имеющийся в нашей стране и за рубежом опыт по реализации эффекта многослойности при создании крупногабаритных оболочечных конструкций типа сосудов давления и трубопроводов (изготовляемых путем спиральной навивки или последовательного наслоения на цилиндрическую обечайку тонколистового проката) свидетельствует о значительных преимуществах данного вида конструкционного материала по сравнению с толстолистовым монометаллом (того же сечения) и об определенных нерешенных задачах в области прочности составных слоистых тел и изделий. Однако при этом все более очевидной становится идея о том, что на современном этапе развития машиностроения необходимым является переход от принципов выбора материалов при создании машин и инженерных сооружений к "конструированию" материалов, т. е. в настоящее время конструктор, создавая машину (или иной вид оборудования), не всегда может удовлетвориться свойствами имеющихся в его распоряжении традиционных материалов, производимых, например, металлургической отраслью. Взаимодействие элементов конструкций с рабочей средой при наличии во многих случаях неоднородных и нестационарных силовых, тепловых, электромагнитных, радиационных и других полей сопровождается протеканием процессов коррозии, эрозии, трещинообразования и т. д., наиболее активно развивающихся в поверхностных слоях материала.

Дендритная ликвация. Появление дендритной ликвации обусловлено неравновесной кристаллизацией сплавов (см. гл. V, п. 10). Наличие в стали легирующих элементов увеличивает температурный интервал кристаллизации, затрудняет протекание диффузионных процессов и способствует развитию явлений дендритной ликвации, так как увеличивает разницу в концентрациях между ранее и позднее выпавшими из жидкости кристаллами (по данным И. Н. Голикова). Макроструктура дендритной ликвации приведена на рнс. 308,а.

д) окисел легирующего элемента должен иметь высокие температуры плавления и возгонки, а также не образовывать низкоплавких эвтектик в смеси с другими окислами; переход твердого окисла в жидкую фазу резко облегчает протекание диффузионных процессов, а частичная возгонка окисла делает его пористым и ухудшает защитные свойства;

Рассмотренные ранее процессы возникновения химической неоднородности характерны в основном для малых скоростей охлаждения или применительно к сварке для «мягких» режимов. Скорости охлаждения кристаллизующегося металла шва при сварке с большими погонными энергиями q/v обусловливают достаточно интенсивное протекание диффузионных процессов, что приводит к выравниванию состава и снижает внутрикристал-лическую ликвацию (рис. 12.32). При увеличении скорости охлаждения диффузионные процессы пройти не успевают и степень внутрикристаллической ликвации Сл увеличивается вплоть до максимума при значении о>2. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения (шз), естественно, еще более подавляет диффузионные процессы, однако степень внутрикристаллической ликвации уменьшается в связи с изменением самого характера кристаллизации, приближением его к бездиффузионному процессу.

Мягкие режимы способствуют протеканию равновесной кристаллизации, зона стыка противоположных фронтов кристаллизации выражена слабее, уменьшается концентрация деформаций. В то же время более равновесные условия кристаллизации обеспечивают протекание диффузионных процессов в околошовной зоне и в шве, благоприятствуют развитию межзеренной и зональной ликвации. В целом возникающие деформации воспринимаются кристаллизующимся швом более равномерно.

Интенсивное протекание диффузионных процессов вызывает значительные структурные изменения. При трении происходит своеобразная термическая обработка поверхностных слоев металла, характеризуемая большими скоростями выделения и отвода теплоты.

Развитие деформаций во времени при испытании материалов, у которых слабо проявляется влияние времени деформирования и уровня напряжений на протекание диффузионных и иных процессов в диапазоне температур, отсутствуют превращения и рекристаллизация, может описываться в рамках теории старения условием подобия необратимых деформаций. Для случая ползучести это условие имеет вид

покрыта слоем окисла, затрудняющим протекание диффузионных процессов. Наличие такой плотной пленки окисла особенно характерно для фольги из алюминия и его сплавов. К основным методам подготовки поверхности материала матрицы относятся промывка, обезжиривание, механическая очистка, химическая обработка.

При диффузионном конт- 30 роле катодного процесса прибавление во время проведения испытаний к жидкости 300 мг!л едкого натрия, по существующим представлениям, не должно заметно отразиться на скорости коррозии; в действительности же она уменьшается примерно на 50%. Это обстоятельство объясняется тем, что на внутренней поверхности действующего котла образуется шлам, который в данном случае выступает в качестве ингибитора. Образование же шлама вызвано накоплением продуктов коррозии и малорастворимых солей Са и Mg, поступающих с питательной водой. Следовательно, этот процесс существенным образом влияет на развитие коррозии — делает невозможным применение в чистом виде общеизвестных теоретических положений к объяснению сущности коррозии, наблюдаемой, например, в присутствии ингибиторов кислородной коррозии. В частности, содержащиеся в котловой воде NaOH и Na3P04, которые считаются типичными анодными ингибиторами, в условиях работы котельного агрегата выполняют, по существу, функции смешанных ингибиторов кислородной коррозии. Эти вещества, способствуя сцеплению шлама с поверхностью нагрева, значительно затрудняют протекание диффузионных процессов, которые предшествуют развитию катодных и анодных реакций.

Дендритная ликвация. Появление дендритной ликвации обусловлено неравновесной кристаллизацией сплавов (см. гл. V, п. 10). Наличие в стали легирующих элементов увеличивает температурный интервал кристаллизации, затрудняет протекание диффузионных процессов и способствует развитию явлений дендритной ликвации, так как увеличивает разницу в концентрациях между ранее и позднее выпавшими из жидкости кристаллами (по данным И. Н. Голикова). Макроструктура дендритной ликвации приведена на рис. 308,а.

Сварной шов, в отличие от катаной стали и слитка, обычно находится в сложно-напряженном состоянии вследствие специфических особенностей претерпеваемого им термического и деформационного цикла. Причем преобладающее значение в результате быстрого нагрева и охлаждения шва приобретают напряжения растяжения. Так, по данным К. А. Ермака, в сварных швах на стали 1Х18Н10Т остаточные напряжения растяжения достигают 8 кГ/мм*, а.в образцах из стали Х16Н13МЗБ(ЭИ405) до 35 кГ/мм*. По данным Г. Л. Петрова и В. В. Кырченова, остаточные напряжения при сварке электродами КТИ-5 достигают 25 кГ/мм2. Эти напряжения могут вызвать довольно сильную деформацию зерен аустенита в околошовной зоне [30]. Известно, что чем выше степень напряженности твердого тела, тем более искажена его кристаллическая решетка. Вследствие искаженности кристаллической решетки нужно затратить меньше энергии, чтобы сделать атомы элементов, легирующих сварной шов, более подвижными, т. е. уменьшить энергию активации и теплоту диффузии. Следовательно, облегчается и ускоряется протекание диффузионных процессов при нагреве сварных швов, что приводит к ускорению структурных превращений при их термической обработке. Это обстоятельство имеет огромное практическое значение; оно позволяет

в общую массу. Он способствует сохранению алюминия в диспергированном состоянии и обеспечивает общее пористое состояние реакционной смеси, облегчающее протекание диффузионных процессов. Хлористый аммоний вводится для вытеснения воздуха с целью предотвращения окисления изделия и для создания особой газовой атмосферы. При нагревании до 900-1000 °С NH4C1 разлагается. При этом могут протекать реакции: