 |
|
| Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 | | ||
Прочности нитевидныхпри испытании сразу после закалки) предел прочности несколько выше и составляет примерно 25 кгс/мм2. После старения предел прочности значительно возрастает и достигает 40 кгс/мм2. Температурная зависимость отношения ТСР/О-П сплава Hastelloy С (рис. 10) имеет максимум, так что при — 20 °С оно имеет такое же значение, как при комнатной температуре (0,8). После облучения сопротивление срезу заметно понижается, а предел прочности несколько увеличивается. Исследование изломов при десятикратном увеличении не обнаружило эффекта облучения. Причины и механизм влияния облучения на механические свойства достаточно сложны и не обсуждаются в данной работе, . . . . • Характеристики пластичности (относительное удлинение и сужение) также колеблются в довольно широких пределах в зависимости от химического состава стали и ее рабочей температуры (от 1,7 до 42%). Сплавы с высоким содержанием никеля (^74%) и кобальта ( — 23%) имеют пластичность всего 1,7—6%', у остальных сталей пластичность существенно выше. С течением времени обычно показатели прочности несколько повышаются, а пластичности — снижаются (такие же изменения характеристики в течение первых нескольких тысяч часов работы установлены исследованиями аустенитной стали и в СССР). соединения из сталей 10, 35, 45 и 40Х с резьбой Мб, М12, М12х 1 и М24. Образцы охлаждались парами азота. Наряду с регистрацией разрушающих нагрузок определялось среднее относительное удлинение (на базе 8 ... 17 мм) к моменту наступления разрушения 8Р. На рис. 5,30 показаны кривые изменения разрушающей нагрузки Fp, предела прочности материала (сталь 45 в состоянии поставки) ав и резьбового соединения а;, а также^относительнои деформации 8 для соединения с нарезанной резьбой М12. Видно, что при понижении температуры предел прочности несколько возрастает. Однако интенсивное снижение пластичности ограничивает применение стали 45 как конструкционного материала уже при t ^ _60 °С. Выполнение перехода от резьбы к гладкому стержню в виде проточки не улучшает условий работы соединения. Болты из сталей 10 и 40Х (после термообработки) сохраняют высокие пластические свойства до t = —60 °С. прочности несколько превосходит нержавеющую сталь типа 304. При тем- Браун [21 отмечает, что при нагреве вплоть до 400° прочность ванадия повышается незначительно. Он сообщает, что при 600° ванадий по своей прочности несколько превосходит нержавеющую сталь типа 304. При температурах 600- ШОСР прочность ванадия примерно такая же, как и у нержавеющей стали типа 304. при испытании сразу после закалки) предел прочности несколько выше и составляет примерно 25 кгс/мм2. После старения предел прочности значительно возрастает и достигает 40 кгс/мм2. На рис. 5.1, б сравнивают экспериментальные и расчетные величины 100-часовой "длительной прочности углеродистой стали с 0,15 % С при 450 °С (v = 30 Гц), полученные на основе данных, приведенных на рис. 4.34, б. Видно, что совпадение экспериментальных и расчетных значений очень хорошее. Данные испытаний на динамическую ползучесть до разрушения некоторых жаропрочных сплавов представлены на рис. 5.2. Здесь приведены экспериментальные данные Лаз а на' [3, 4] по сплавам N-155, 19-9DL и Vitallium. Длясталис 13 % Сг при 450 °С и стали 18 Сг—8№— Nb при 650 °С экспериментальные величины прочности несколько превышают, .значения, рассчитанные по. уравнению (5.2). Однако для углеродистой стали с 0,15 % С при 450 °С оценка прочности с помощью указанного уравнения возможна. Кроме того, можно отметить, что для сплавов .N-155 (см. табл. 1.4), 19-9DL (19 Сг— 9 №—Мо—W), Vitailium (HS-21, табл. 1.4) наблюдается тенденция упрочнения по мере увеличения долговечности до разрушения; расчетная кривая, полученная с помощью уравнения (5.2) (сплошная линия), характеризует безопасные параметры. ...,- Необходимо, особо отметить, что если к среднему напряжению добавляется иебольнще циклическое напряжение (А —0,25), то в некоторых случаях^цлительная прочность выше, чем в случае приложения только, среднего напряжения. Можно считать [2], что это связано с дисперсионным упрочнением, происходящим в некоторых "материалахпри динамической нагрузке. Штриховые и штрих-пунктирные линий на этом рисунке являются расчетными линиями,' полученными- сг учетом упрочнения при динамической ползучести до разрушения, Положение этих линий характеризует зависимость отклонения экспериментальных данных от величин, рассчитанных с помощью уравнения (5.2), от времени. Экспериментальные результаты при отношении напряжений А = ста/ат, равном 1,64, 2,0 или OQ, соответствуют тому случаю, когда расчет с помощью уравнения (5.2) указывает на невозможность усталостного разрушения. Усталостная прочность рассматривается в гл. 6 при описании высокотемпературной усталости. Чугун, имеющий сфероидальные включения г р а'ф и т а. Материал, известный как S. G. чугун, был недавно получен в Англии [157]. Графитные включения имеют сферическую или почковидную форму с гладкими границами, поэтому данный тип чугуна обладает ковкостью, особенно после отжига, изменяющего ферритную структуру на перлитную; удлинения при разрыве у него могут достигать 10—25%'. Материал может свариваться обычными методами. Модуль Юнга, полученный из линейной диаграммы • напряжения — деформации, равен ~1,75-104 кГ/мм2; предел прочности несколько больше, чем для серого чугуна, и меняется в пределах от 35 до 70 кГ/мм2. Характеристики, полученное при испытании серого и 5. G. чу-гунов на выносливость, приведены на рис. 4.1. Данные для ковкого чугуна отсутствуют, его поведение, вероятно, будет аналогичным. Почти все результаты для S; G. чугуна заимствованы из обширных работ Палмера и Джильберта [155], а также где k, — постоянная Больцмана, Т — температура, екр — критическая деформация атомной связи, Е — модуль упругости, Са — атомная теплоемкость, а — коэффициент линейного расширения, TO — период тепловых колебаний атомов в кристаллической решетке, с — скорость звука, Vd — объем дилатона. Условия разрушения (7.125) при применении кинетических моделей прочности несколько усложняются. Как правило, для характеристики меры Поврежденности тела вводится функция поврежденности ю, определяемая .уравнением Столбец III отвечает экспериментальным данным по прочности на растяжении нитевидных кристаллов (усов), а IV - расчетным значениям теоретической прочности на отрыв по соотношению (4.9). Очевидно удовлетворительное согласие значений at, рассчитанных по различным соотношениям, как между собой, так и с экспериментальными значениями прочности нитевидных кристаллов. Это подтверждает связь между удельной энергией предельной деформации W, необходимой для разрушения локального объема металла, и прочностью межатомной связи. Следовательно, должна существовать близкая корреля-* пия между прочностными характеристиками нитевидных .кристаллов и величиной предельной энергоемкости при плав- sma.x>l Правда, сразу же необходимо отметить, что экспериментальные данные по прочности нитевидных кристаллов отличаются значительным разбросом, а получаемая прочность нитевидных кристаллов того или иного металла, как уже отмечалось, сильно зависит от размера уса и количества де- фиг- 23. Зависимость максимальной фектОВ. Поэтому нами были прочности на разрыв от предельной чем у меди, то очевидно, что прочность нитевидных кристаллов кобальта и никеля должна быть, по крайней мере, в 1,5 раза выше прочности нитевидных кристаллов меди. Самыми прочными должны быть нитевидные кристаллы металлов с наибольшим значением F. Так как значения F выше у металлов с ОЦК решеткой, то следует ожидать и более высокой прочности у металлов с ОЦК решеткой. Данные по теоретической и экспериментальной прочности нитевидных кристаллов подтверждают эту точку зрения (фиг. 23). В табл. 1 приведены максимальные значения прочности нитевидных кристаллов и непрерывных волокон тугоплавких соединений. Обращает на себя внимание тот факт, что предел прочности нитевидных кристаллов по максимальным значениям в большой степени отличается от средних значений предела прочности кристаллов, выпускаемых промышленностью. Например, средний предел прочности нитевидных кристаллов карбида кремния составляет 700 — 1000 кгс/мм2, в то время как максимальные значения предела прочности нитевидных кристаллов, полученных в лабораторных условиях, достигают 3700 кгс/мм2. Непрерывные волокна карбида кремния имеют средний предел прочности 200 — 250 кгс/мм2, а максимально достигаемый предел прочности в лабораторных условиях составляет 500 — 700 кгс/мм2. Прочность и дисперсия прочности нитевидных кристаллов главным образом зависят от качества боковой поверхности кристаллов и степени загрязненности примесями, неизбежно попадающими в кристаллы в процессе их выращивания. О влиянии качества боковой поверхности на прочность нитевидных кристаллов сапфира свидетельствует хорошо известная [25 ] масштабная зависимость (рис. 14). Штриховая линия на рис. 14 указывает на стабильность предела прочности тщательно отполированных усов диаметром 5 — 15 мкм. Прочность нитевидных кристаллов, несмотря на значительный разброс частных значений, монотонно понижается по мере повышения площади поперечного сечения или площади боковой поверхности (длина кристаллов при испытании Рис. 14. Зависимость прочности нитевидных кристаллов сапфира (аА12О3) от эффективного диаметра образца: Методика и аппаратура для получения никелевого композиционного материала, содержащего нитевидные кристаллы карбида кремния, описаны в работе [224 I. Отмечено, что большая степень реализации прочности нитевидных кристаллов в композиции может быть достигнута только при достаточной ориентации кристаллов в материале в заданном направлении. Получены образцы композиционных материалов, содержащих около 10 об. % кристаллов карбида кремния, достаточно хорошо ориентированных в одном направлении. Материал имел очень высокие прочностные свойства: предел прочности при растяжении — 227 кгс/мм2, модуль упругости 31 200 кгс/мм2. Эти результаты дают основание полагать, что метод электроосаждения является одним из наиболее перспективных, позволяющих реализовать уникальные свойства нитевидных кристаллов в металлических композиционных материалах. Одним из первых в СССР изучением сверхпрочных материалов начал заниматься И. А. Одинг. Он составил оригинальную диаграмму, которая показывает, что наибольшую сопротивляемость пластическому деформированию, а следовательно, и наиболее высокую прочность имеет либо металл с очень высокой плотностью дислокаций, либо металл, у которого плотность дислокаций весьма незначительна. В обоих случаях сопротивление кристаллической решетки воздействию внешней растягивающей нагрузки резко увеличивается. Диаграмма Одинга наглядно показывает причину ошеломляющей прочности нитевидных кристаллов. Наиболее вероятное промышленное использование нитевидных кристаллов, свободных от дислокаций, — создание композитных материалов, в которых нитевидные кристаллы связаны с менее прочным матричным веществом. Нитевидные монокристаллы располагаются вдоль силовых линий и воспринимают на себя нагрузку. Сцепление по большой площади боковых поверхностей длинных нитевидных кристаллов с матричным веществом обеспечивает работу композитного материала как единого целого. Прочность композитного материала может приближаться к прочности нитевидных кристаллов. Работы в направлении создания таких композитных материалов ведутся.  Рекомендуем ознакомиться: Процедура определения Промышленности производство Промышленности стройматериалов Промышленности выпускают Промышленно отопительных Промывают дистиллированной Промывкой раствором Промывочного устройства Промежуточный охладитель Промежуточные холодильники Промежуточные результаты Процентах отношение |
||