Прочности тугоплавких

Повышения коррозионно-ка-витационной стойкости деталей машин достигают: а) правильной конструкцией деталей (для уменьшения кавитационных эффектов); б) повышением прочности (твердости) и коррозионной устойчивости сплава (применение алюминиевых бронз, хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевой стали и др.); в) поверхностным упрочнением (дробеструйным наклепом, обкаткой роликами, закалкой токами высокой частоты); г) нанесением различных защитных покрытий (наплавкой более стойких сплавов, хромированием, с помощью армированных эпоксидных покрытий и др.); д) применением катодной поляризации.

Инструментальную сталь подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь--для повышения прочности, твердости, получения достаточно высокой пластичности, вязкости (параметров вязкости разрушения), а для ряда деталей также и получения высокой износостойкости.

Исследования показали, что по химическому составу металл отливки корпуса задвижки соответствовал стали А-352 1СВ по А5ТМ и в зоне разрушения находился в охрупченном состоянии: ударная вязкость КСУ_40 при пониженной температуре составляла 12 Дж/см2, относительное удлинение 8 — 23,8%. Металл имел ферритно-перлитную структуру с крупными равноосными зернами и включениями карбидов внутри зерен феррита. Охрупчивание металла отливки в зоне разрушения было вызвано наличием усадочных межкристаллитных несплошностей и проявлением водородной хрупкости. По значениям прочности, твердости и относительного сужения металл отвечал требованиям нормативных документов к отливкам, предназначенным для эксплуатации в средах с высоким содержанием сероводорода. Разрушение стенки корпуса задвижки произошло в результате быстрого развития трещин, образовавшихся в металле под воздействием напряжений, превышающих предел текучести, в зоне расположения усадочных несплошностей. Наличие высоких напряжений в металле в момент, предшествовавший разрушению, подтверждалось тем, что в зоне зарождения и нестабильного роста трещин преобладал вязкий характер разрушения. Характер излома корпуса задвижки в зонах зарождения и докритического роста трещины смешанный, а в зоне лавинообразного разрушения — хрупкий с шевронным узором. Охрупчивание металла, вызванное его пониженной ударной вязкостью, способствовало лавинообразному развитию разрушения. Наиболее вероятной причиной разрушения задвижки явилось, по-видимому, размораживание ее корпуса.

В результате распада аустенита в нижней области бейнитного превращения наблюдается некоторое повышение прочности, твердости и пластичности.

Целью ХТО является повышение прочности, твердости и износостойкости поверхностного слоя. Основными видами ХТО являются цементация, азотирование, нигроцементация, цианирование, борирование

Два главных показателя конструктивной прочности — предел текучести, или сопротивление пластическому деформированию,, и вязкость разрушения, или трещиностойкость,— неоднозначно изменяются при различных упрочняющих обработках (механических,, термических, термомеханических) или варьировании химического состава сплава. Создание различных структурных препятствий движущимся дислокациям или увеличение легированности сплава повышают преде л текучести, но одновременно снижают трещиностойкость. Иными словами, увеличение прочности, твердости и износостойкости металла сопровождается повышением вероятности хрупкого разрушения. Частичное преодоление этого противоречия возможно при конструировании композиционного материала (детали), сочетающего прочную, износостойкую, твердую поверхность нанесенного покрытия с пластичной, вязкой, трещиностойкой основой.

Склерометрические методы. Данные методы получили широкое распространение при неразрушающем контроле прочности, твердости и упругости в таких материалах как металлы, бетоны, древесина, кристаллы, полимеры и др. Сущность данных методов

Вследствие увеличения количества дислокаций, вакансий и других дефектов кристаллической решетки и их взаимодействия между собой сопротивление пластической деформации по мере ее развития возрастает, материал упрочняется (наклеп или деформационное упрочнение). Деформационное упрочнение характеризуется увеличением предела упругости, предела текучести, предела прочности, твердости, снижением пластичности (уменьшается относительное удлинение, относительное сужение) и повышением хрупкости (ударная вязкость уменьшается).

Рис. 5. Зависимость прочности (твердости НВ)

конуса. На рис. 5 представлены зависимости прочности (твердости) от скорости внедрения, а на рис. 6 — от скорости деформирования для типичных металлов. Хорошо заметно наличие двух участков: начального с весьма пологим подъемом, малозаметным для более прочных металлов, и следующего за ним участка с крутым подъемом кривой, к-рый характеризует быстрое нарастание сопротивления деформи-Рис. 6. Зависимость проч- рованию. Резкая нос™ (твердости нв) от граница между эти-скорости деформации ё. ми участками дает основание нек-рым

На эластичность резин также влияет кристаллизация. К кристаллизующимся полимерам относятся каучуки натуральный, хлоропреновый, изопреновый, силок-сановый, бутилкаучук, полиизобутилен, бутадиеновые полимеры регулярной структуры. Некристаллизующимися кау-чуками являются дивинилетирольные (СКС, СКМС), дивинилнитрильные ,(СКН), дивиниловые нерегулярной структуры (СКВ, СКБМ) и др., Замерзание резины, т. е. переход из эластич. состояния в твердое, сопровождается повышением прочности, твердости и,.модуля резин и уменьшением удлинения и эластич. восстанавливаемости после снятия деформирующего усилия.

9. Трефилов В. И., Мильман Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов.— Киев : Наук, думка, 1975.— 315 с.

63. Трефилов В. И., Милъман Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов.— Киев: Наукова думка, 1975.

Для определения и изучения механических свойств материалов в малых объемах перспективными и порой единственно возможными являются методы исследования твердости, микротвердости, испытания малых образцов на растяжение. Условно эти испытания могут быть отнесены к микромеханическим методам исследования свойств материалов [121, 128, 166, 205]. Развитие методов изучения прочности тугоплавких металлов при температурах, в 2—3 раза превышающих освоенный в испытательной технике уровень (до 1300 К), явилось весьма сложной задачей, решение которой потребовало преодоления больших конструкторских и методических трудностей. Было осуществлено создание комплекса новых специальных высокотемпературных установок повышенной точности, исключающих влияние на испытываемые образцы вредных побочных явлений: испарения и окисления материалов, трения в направляющих и в уплотнениях микромашин, нагрева силоизмеритель-ных устройств, вибрации частей установок и здания, а также многих других факторов.

Особое место занимают микромеханические методы испытаний при исследовании прочности тугоплавких материалов, нагретых до высоких температур. Полученные зави-

и длительной прочности тугоплавких материалов

Для создания универсальных установок с более высокой рабочей температурой исследования прочности тугоплавких материалов [37, 39, 150] сделаны новые разработки [43, 44, 45, 96, 101, 148], а также использованы идеи и конструкторские решения, реализованные и проверенные в специализированных установках [8, 27, 28, 143, 147, 160]. В результате разработаны универсальные высокоточные установки для иследования прочности [37, 39, 150], которые сочетают в себе преимущества комплексного использования методов растяжения — сжатия, измерения микротвердости и тепловой микроскопии, обладают большими возможностями изучения широкого круга разных матери-

141. Писаренко Г. С., Борисенко В. А., Руденко В. Н. и др. Исследование высокотемпературной прочности тугоплавких металлокерами-ческих материалов.— В кн.: Тр. VII Всесоюз. науч.-техн. конф. по порошковой металлургии. Ереван, 1964, с. 50—54.

164. Руденко В. Н., Харченко В. К., Городецкий С. С. Исследование кратковременной прочности тугоплавких металлов при температурах 20—2700° С.— В кн.: Вопросы высокотемпературной прочности в машиностроении. Киев : Изд-во АН УССР, 1963, с. 10—15.

193. Трефилов В. И., Мильман Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов.— Киев : Наук, думка, 1975.- 316 с.

2. Установка для исследования ползучести и длительной прочности тугоплавких материалов ....... 87

\1.Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фир-сов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наук, думка, 1975. 314 с.