Происходит ионизация

При этом прослеживаются два этапа развития трещины. На первом этапе в вершине зародившейся трещины как остром концентраторе напряжений происходит интенсивное повышение напряженного состояния металла, которое, согласно классическим представлениям механохимии металлов, вызывает электрохимическую активизацию трубной стали и, как следствие, ее интенсивное коррозионное разрушение (второй этап). О последнем свидетельствуют обнаруженные в полости трещины, наряду с продуктами коррозии, "островки" металла, обособившегося от основного. Кроме того, наблюдается характерное ветвление трещины, вследствие попеременной смены активно-пассивных участков металла на "берегах" трещины в процессе ее развития в присутствии формирующейся на поверхности оголенной трубы карбонат-бикарбонат-ной среды. Причем в структуре обособившегося металла сохраняется характерная для трубной стали строчечность. Такой вид трещины является классическим примером коррозионно-механичес-кого разрушения.

При постоянных условиях трения наблюдаются три стадии изнашивания: 1) п с-р и о д п р и р а б о т к и, при котором происходит интенсивное изнашивание, изменяется мпкрогеометрия поверхности и материал наклепывается. Эти процессы обеспечивают упругое контактное взаимодействие тел. После приработки устанавливается равновесная шероховатость поверхности, характерная для заданных условии трения, которая в дальнейшем не изменяется и непрерывно воспроизводится; 2) п е р и о д у станов и в ш е г о с я и з п о с а, в течение которого интенсивность износа минимальная для заданных условий трения; 3) период катастрофического износа.

При способах сварки плавлением, особенно с использованием дуги, происходит интенсивное перемешивание жидкого металла как вследствие его движения из передней части ванны в заднюю, так и под влиянием других воздействий источника теплоты на жидкий металл. Происходит интенсивный теплообмен между отдельными порциями различно нагретого жидкого металла, а также вследствие теплоотвода в твердый металл. По этой причине энергетическое состояние ванны целесообразно характеризовать не только возможными максимальными и минимальными температурами, но и средней температурой жидкого металла. Она зависит от режима сварки (тока, напряжения, скорости сварки), характера подачи присадочного металла, устойчивости дуги и положения ее активного пятна. Например, средняя температура ванны при аргонно-дуговой сварке алюминиевого сплава АМгб может изменяться от 920 до 1050 К при возрастании тока от 300 до 450 А при ?/д= 14 В и от 1070 до 1200 К при ?УД=8 В, в то время как температура плавления сплава АМгб составляет около 890 К.

что реакции окисления — восстановления меняют свое направление (см. п. 8.4). Так, в капле плавящегося на электроде металла происходит интенсивное поглощение кремния и марганца в результате окисления железа, в то время как в хвостовой части сварочной ванны кремний и марганец восстанавливают железо, окисляясь сами.

В этой же зоне происходит интенсивное окисление углерода стали:

пластического деформирования. На этой стадии происходит интенсивное разрушение упорядоченной доменной структуры и рост числа микроповреждений, что приводит к уменьшению удельной электрической проницаемости материала.

На первых двух стадиях периода зарождения усталостных трещин, хотя и происходят изменения в структурном состоянии материалов, однако механические свойства при этом практически не изменяются. На стадии же циклического упрочнения (разупрочнения) происходит интенсивное изменение механических свойств до определенного числа циклов, которое зависит от амплитуды приложенной нагрузки, после чего достигается стабилизация этих свойств или их значения изменяются мало. Для исследований изменений механических свойств в процессе циклического деформирования используют петлю механического гистерезиса, форма и площадь которой меняются в процессе нагружения. Характерные параметры петли гистерезиса изображены на рис. 5,а, наиболее важные методики испытаний на усталость схематически показаны на рис. 12. Наиболее часто применяемый в настоящее время метод испытания с контролируемым напряжением, при котором в образце всего испытания поддерживается постоянство двух граничных напряжений цикла, показан на рис. 12,а. Две приведенные на этом рисунке петли гистерезиса отражают реакцию материала на внешнюю нагрузку в два различных момента времени. При этом методе испытания достаточно определять лишь изменение ширины петли гистерезиса, которая, например, уменьшается для циклически упрочняемых материалов и растет для циклически разупрочняющихся. При испытаниях на усталость с предварительно заданными границами суммарной деформации, помимо измерения амплитуды пластической деформации, следует также определять изменение амплитуды напряжения цикла (рис. 12,6). В фундаментальных металловедческих исследованиях предпочитают применять испытания с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл (рис. 12, в). Изменение механических свойств при этом проявляется в изменении

На стадии циклического деформационного упрочнения происходит интенсивное повышение плотности дислокаций в пластичных металлических материалах (рис. 18). При этом наблюдается большое разнообразие формирующихся дислокационных структур в зависимости от типа кристаллической решетки и структурного состояния металлических материалов. Однако если просто изучать все многообразие дислокационных структур, то очень трудно иыявить общие закономерности накопления повреждений в процессе усталости. Важно рассмотреть эволюцию дислокационных структур при характерных (пороговых) условиях пластической деформации и разрушения. В этом смысле весьма перспективно привлечь к анализу представления синергетики (области научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы). Подходы синергетики позволяют описывать сложное поведение открытых систем (а образец или конструкция, которые испытываются на усталость, являются открытыми системами), не вступая в противоречие со вторым законом термодинамики. Синергетика оперирует диссипативными структурами, образующимися в неравновесных условиях в результате обмена энергией (или энергией и веществом) с окружающей средой при подводе внешней энергии к материалу.

В условиях трения и изнашивания, сопровождаемых большими удельными динамическими нагрузками, высокой износостойкостью отличается высокомарганцовистая сталь марки Г13. Эта сталь имеет в своем составе 1,0-1,4% углерода и 12,7-14% марганца, обладает аустенитной структурой и относительно невысокой твердостью (200-250 НВ). В процессе эксплуатации, когда на деталь узла трения действуют высокие нагрузки, которые вызывают в материале деформацию и напряжения, превосходящие предел текучести, происходит интенсивное наклепывание стали Г13 и увеличение твердости и износостойкости. После наклепа сталь сохраняет высокую ударную вязкость. Благодаря этим свойствам сталь Г13 широко используется для изготовления корпусов шаровых мельниц, щек камнедробилок, крестовин рельсов, гусеничных траков, козырьков землечерпалок и т.д. Необходимо отметить, что склонность к интенсивному наклепу является характерной особенностью сталей аустенитного класса, поэтому их широко используют для изготовления деталей, работающих в условиях трения с динамическими, ударными воздействиями сопряженных деталей или рабочего тела (среды).

В случае противоположного направления вынужденной и свободной конвекции в вертикальных трубах происходит интенсивное перемешивание жидкости, и уже при Re > 250 течение под чиняется закономерностям турбулентного движения. Следует отметить, что интенсивность смешанной конвекции в горизонтальных трубах выше, чем в вертикальных (при совпадении направлений вынужденной и свободной конвекции). Это объясняется наложением поперечной циркуляции на движение жидкости вдоль оси.

Теплообмен при кипении. В процессе кипения происходит интенсивное парообразование во всем объеме кипящей жидкости с образованием паровых пузырьков. Этот процесс протекает при температуре насыщения Г„ или несколько превышающей это значение и сопровождается поглощением теплоты фазового перехода. Различают кипение жидкости в большом объеме и кипение

При разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного промежутка. Когда напряжение достигнет определенного значения, в среде между электродами образуется канал проводимости, по которому устремляется электрическая энергия в виде импульсного искрового или дугового разряда. При высокой концентрации энергии, расходуемой за 10~5—10~8 с, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000—10 000 А/мм2, в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 10 000—12 000 °С. При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности заготовки образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0,01—0,005 мм.

Из всех перечисленных плазмообразующих газов (см. табл. 112) наиболее широкое применение находит аргон. В среде аргона наиболее успешно происходит ионизация положительными ионами. Кроме того, аргон является нейтральным газом.

Упругостно-электрические ПЭ (УЭПЭ) — это концентрационные газовые гальванические элементы. В них электрический ток возникает в результате самопроизвольного выравнивания концентраций (пропорциональных давлениям) двух растворов одного электролита. Простейшим примером этого типа ПЭ является комбинация двух водородных электродов из платины, работающих при различных давлениях pi ^> рг. Платина выполняет роль носителя, электролитом может быть любая кислота. На электроде высокого давления происходит ионизация водорода в большей степени, чем на электроде меньшего давления. Процесс заключается в переносе Н+ от среды с pi к среде с р2.

ление) металла. В активном состоянии на поверхности металла происходит ионизация атомов и переход их в раетвор в виде гидратарован-ных ионов:

Ионное осаждение в вакууме отличается от предыдущего метода тем, что пары осаждаемого металла или сплава ионизируются в плазме тлеющего разряда, в котором катодом служит испаряемый материал, а анодом — подложка. Нагрев производят различными методами. Пары металла попадают в плазму при сравнительно высоком давлении (0,1—1,0 Па) инертного газа (Не, Аг, Кг). При этом происходит ионизация паров, ионы ускоряются электрическим полем, поток ионов осаждается на подложке. Этот метод — разновидность плазменного напыления.

3) высоковольтная для изоляции жилы проводов и кабелей на напряжение свыше 3 кв. Рабочая темп-pa на жиле до 65° (резина на основе натурального каучука, бутадиенового и дивинилстирольного) и 85° (резина на основе бутилкаучука). Высоковольтная резина наряду с хорошими показателями по пробивной прочности должна иметь высокую сопротивляемость озонному растрескиванию, так как при напряжении выше 3 кв происходит ионизация воздуха с образованием озона, разрушающего напряженные резины из ненасыщенных каучуков. Р. э. на основе бутилкаучука обладает хорошей сопротивляемостью озонному растрескиванию и находит широкое применение при изготовлении высоковольтных кабелей; 4) влагостойкая для проводов и кабелей, длительное время работающих при относительной влажности 98%. В этих условиях электрич. хар-ки резины должны мало изменяться. Поглощение влаги за 7 суток при 70° резиной данного типа не должно превышать 3,2 мг/см2. Рабочая темп-pa на жиле до 65° (резина на основе натурального каучука) и 90° (резина на основе бутилкаучука). Во влагостойких Р. э. применяют натуральный депротеинизиро-ванный каучук или синтетич. каучуки с минимальным содержанием водорастворимых веществ; не рекомендуются каучуки, имеющие полярные группы (С1, CN и др.). Основным наполнителем является тальк, в качестве мягчителен применяются специальные битумы, парафин и стеариновая к-та; 5) термостойкие на основе кремний-органич. каучуков для проводов, работающих при темп-ре окружающей среды + 150°, +200". Наиболее широкое применение в этих резинах находит каучук СКТВ-01 (метилвинилполисилоксановый), наполнителем является белая сажа типа аэросил, БС-280 и др. Провода и кабели с резиновой изоляцией производятся на агрегатах непрерывной вулканизации, где процессы наложения резиновой смеси на токопрово-дящую жилу и ее вулканизация совмещены.

Условимся в дальнейшем считать в качестве анодной зоны совокупность всех участков поверхности металла, на которых преимущественно происходит ионизация металла. Пусть 0а выражает долю анодной зоны (т. е. отношение суммарной площади поверхности анодных участков ко всей поверхности образца). Соответственно обозначим через 9k долю катодной зоны (т. е. отношение общей площади поверхности участков, на которых преимущественно протекает процесс электрохимического восстановления, к поверхности образца). Для единицы поверхности металла

В колбе ионизационного датчика установлены три электрода: подогреваемый катод, анод и коллектор ионов. Электроны под действием электрического поля перемещаются от катода к аноду, создавая в приборе электронный ток. Так как потенциал между катодом и анодом выше потенциала ионизации газа, в датчике происходит ионизация, причем положительно заряженные ионы направляются к коллектору, создавая в его цепи ионный ток. При постоянной величине элек-

В зоне короны происходит ионизация газа и образуется огромное количество ионов и электронов. Перемещаясь под действием сил поля, а также участвуя в беспорядочном тепловом движении газовых молекул, ионы и электроны сталкиваются с взвешенными в газе частицами и сообщают им свой заряд. Заряженные частицы золы устремляются к электродам и осаждаются на них.

Во всех этих случаях происходит ионизация рабочего газа в достаточной близости от подложки.

При нормальных и больших давлениях встречается несколько видов самостоятельного разряда. Коронный разряд возникает па проводах, находящихся под высоким напряжением. При воздействии большого градиента потенциала вблизи искривленных поверхностей происходит ионизация окружающего газа, приводящая к утечкам тока. Искровый разряд состоит из прерывистых светящихся каналов ионизированного газа, в которых давление может возрастать до сотен атмосфер, а температура—до 105 К. Дуговой разряд возникает за счет испускания электронов раскаленным катодом, температура которого может достигать нескольких тысяч градусов. Еще большую температуру может иметь анод, бомбардируемый электронами. Температура газа в канале дуги составляет 5000— 10000 К, сопротивление его с ростом силы тока убывает, что обусловливает падающую вольт-амперную характеристику.