Процессов разупрочнения

Степень завершенности процессов, развивающихся при нагреве метастабильного металла, и изменений свойств сварного соединения зависит от состава стали и времени пребывания в диапазоне определенных максимальных температур. Последнее зависит от теплового режима сварки. Кроме того, режим определяет ширину зон, в которых развивается тот или иной процесс, а следовательно, и ширину зон разупрочнения или пониженной пластичности. При применении мощных концентрированных источников теплоты эти зоны могут стать настолько узкими, что не будут оказывать заметного влияния на прочность сварного соединения в целом.

Переход к равновесным состояниям реализуется посредством различных деградационных процессов, развивающихся в материа-

зультате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях, повышенной температуре. Как правило, повышается твердость, хрупкость, наблюдается потеря эластичности.

В процессе механической обработки деталей в поверхностных слоях происходит изменение структуры металла и его механических свойств. Названные изменения являются следствием процессов, развивающихся в поверхностном слое под влиянием внешнего энергетического воздействия в виде контактного давления и относительного перемещения (скольжения) режущего инструмента. При этом основная часть механической энергии преобразуется в тепловую, создавая градиент температур по глубине слоя. В результате этих процессов в материалах деталей при резании как при термической обработке развиваются остаточные напряжения.

Напряженно-деформированное состояние материала во многом зависит от характера релаксационных процессов, развивающихся в деформированном теле. Релаксационные явления чрезвычайно важны для изучения всех особенностей строения материалов и для научного объяснения многих присущих им свойств. Для раскрытия физической картины напряженного состояния твердого тела понятие о релаксации как о процессе движения системы в направлении термодинамического равновесия вносит много существенного. Наличие напряжений первого, второго и третьего рода и явления релаксации свидетельствуют о том,

Физические модели процессов изнашивания материалов характеризуются качественным описанием физических и физико-химических процессов, развивающихся при фрикционном взаимодействии и приводящих к изменению структуры и свойств контактирующих материалов и их изнашиванию.

Разрушение материалов в атмосфере происходит в результате физико-химических процессов, развивающихся-на границе твердая фаза — газовая среда. При этом, нередко фронт реакции продвигается в глубь твердого» тела, что приводит к изменению объемных свойств» материалов. Коррозия металлов, старение полимеров к органических покрытий, деструкция неорганических материалов обусловлены наличием в атмосфере химических веществ с высокой термодинамической активностью. Взаимодействие этих веществ с материалам» сопровождается уменьшением свободной энергии системы и протекает самопроизвольно.

Следует заметить, что уравнение БЭТ до настоящего времени широко используется в лабораторной практике для определения истинной (удельной) поверхности и пористости твердых тел [22]. Определение истинной поверхности металлов важно для понимания процессов, коррозии, развивающихся под адсорбированными слоями кислорода, воды и органических соединений, (ингибиторов коррозии) в атмосферных условиях и в объемах, электролитов.

Для изучения процессов адсорбции в настоящее время широко применяются различные методы и техника. Адсорбцию на больших поверхностях (порошках, пористых системах) исследуют посредством объемного метода. Этот метод заключается в измерении изменения давления адсорбата в геометрическом объеме в процессе адсорбции на сорбенте. Объемные методы не получили широкого применения в практике коррозионных исследований. Уже первые работы по определению пористости оксидных пленок на алюминии и гальванических покрытий показали, что вследствие малой удельной поверхности образцов точность метода невысока. Результаты исследований, проведенных на порошках металлов с умеренной удельной поверхностью, можно использовать с большой осторожностью для описания процессов, развивающихся на поверхности монолитных образцов [23].

В экспериментальной практике исследования различных адсорбционных и коррозионных процессов в последние годы находят широкое применение тонкопленочные датчики из различных металлов [28]. Современная теория физических процессов, развивающихся в тонких металлических пленках, в ряде случаев позволяет объяснить влияние адсорбированных частиц на электрофизические свойства тонких пленок. Изменение состояния поверхности металлической пленки при адсорбции на ней молекул адсорбата может существенно влиять на ее электропроводность. Так, если адсорбция сопровождается обменом электронами между адсорбированной частицей и металлом, может измениться концентрация электронов в зоне проводимости металла и, следовательно, электропроводность пленки. Предполагается, что если адсорбированная частица имеет большее сродство к электрону, чем атом металла, то адсорбция ведет к снижению электропроводности пленки (акцепторные свойства частиц). Напротив, адсорбированные частицы, отдающие свои электроны металлу (донорные свойства), повышают электропроводность пленки [29]. '~~ Представляет интерес применение тонких металлических пленок для измерения небольших скоростей коррозии металлов под адсорбированными слоями влаги [30], под полимерными и лакокрасочными покрытиями [31], для исследования коррозионных процессов в объемах электролитов, а также при низкотемпературном окислении металлов [32, 33].

Термином "фреттинг" в широком смысле слова обозначают сложную совокупность механических, физических, химических, тепловых и электрических процессов, развивающихся в Е жах ' контакта сопряженных деталей при малых колебательных смещениях одной поверхности относительно другой.

Однако осуществить эти условия не всегда возможно, и часто в конструкциях не удается полностью устранить ползучесть, а только замедляют ее. Поскольку скорость ползучести зависит от состава и строения металла, стремятся уменьшить ее соответствующим легированием или термической обработкой. При этом уменьшается скорость процессов разупрочнения при заданных температурах, что достигается тогда, когда возрастают атомные связи в металле; уменьшается величина пластической деформации, вызванной данным напряжением, т. е. повышается прочность сплава при данной температуре.

45 Прохоров Н.Н., Шабалина Н.П., Волков Ф.Ф. Расчет процессов разупрочнения термически упрочненных сплавов вследствие коагуляции твердых частиц при сварке II Сварочное производство . — 1975. — № 9. — С. 3—5.

45. Прохоров Н.Н., Шабалина Н.П., Волков Ф.Ф. Расчет процессов разупрочнения термически упрочненных сплавов вследствие коагуляции твердых частиц при сварке II Сварочное производство . — 1975. — № 9. — С. 3—5.

Упрочнение металлов и сплавов приводит к изменению их структуры и физико-химических свойств: изменяется форма и ориентировка зерен, образуются полосы деформации, растет химическая активность и электросопротивление материала, уменьшаются магнитная восприимчивость и проницаемость. Упрочнение повышает уровень внутренней энергии в металле, а следовательно, и склонность наклепанного материала к протеканию процессов разупрочнения при последующем нагреве.

Очевидно, что коэффициент Ьг включает влияние скорости деформации как на величину деформационного упрочнения, так и на развитие процессов разупрочнения во времени. Следовательно,

Тепло, возникающее в процессе пластической деформации и внешнего 'трения рабочих поверхностей режущего инструмента об обрабатываемый материал, оказывает огромное влияние на физическое состояние поверхностного слоя. Тепло, повышая пластичность металла, с одной стороны, способствует более глубокому упрочнению, с другой — ускоряет протекание процессов разупрочнения. Следовательно, характер изменения глубины и степени упрочнения металла в процессе деформации поверхностного слоя зависит от количественного соотношения протекающих процессов упрочнения и разупрочнения.

Характер влияния СОЖ на технологические макронапряжения в значительной мере зависит от количества тепла, выделяемого в зоне резания, которое определяет развитие процессов разупрочнения в поверхностном слое, а следовательно, влияет и на его напряженность.

Влияние процессов разупрочнения на распределение и изменение знака макронапряжений в поверхностном слое мало изучено. При их исследовании встречается ряд затруднений: отсутствие четкой границы между отдельными стадиями пластической деформации и возврата, а также возврата и рекристаллизации; экспериментальные трудности исследования этих явлений в тонких поверхностных слоях.

В зависимости от соотношения влияния этих процессов в данных условиях испытания возможно как упрочнение, так и разупрочнение предварительно деформированного металла. При повышении температуры и продолжительности испытания роль и значение процессов разупрочнения возрастает по сравнению со значением деформационного упрочнения, что в случае наклепа приводит к понижению характеристик усталости и жаропрочности сталей и сплавов по сравнению с ненаклепанным состоянием. На характер зависимостей длительной прочности, ползучести и сопротивления усталости от предварительного наклепа влияет субструктура, возникающая в зернах в результате предварительной деформации металла и отжига.

ном поверхностном слое, следствием которых является разупрочнение поверхностного слоя и наблюдаемое снижение сопротивления усталости. Развитию процессов разупрочнения в деформированном поверхностном слое при этом способствуют циклические напряжения и увеличение продолжительности их воздействия с увеличением базы испытания в условиях высоких "температур. Совместное рассмотрение данных о комплексном и раздельном влиянии параметров качества поверхностного слоя на сопротивление усталости позволило установить определенное соотношение между значимостями каждого из них. Это соотношение для спла-

С увеличением частоты нагружения скорость деформирования увеличивается, при этом увеличиваются и искажения кристаллической решетки, так как уменьшается время протекания процессов разупрочнения, увеличивается интенсивность дробления зерен на фрагменты, блоки и их взаимная разориентировка. В результате искажения кристаллической решетки и уменьшения величины блоков с увеличением скорости деформирования металл упрочняется.