Прочности углеродных

Рис- 52- Схема изменения прочности углеродистой стали "ри "«""шенных температурах

Рост коррозионно-усталостной прочности углеродистой стали в присутствии ингибиторов в значительной мере связан с подавлением ими локальных коррозионных процессов и тем, что при этом практически не образуются сульфидные пленки, способствующие эффективному функционированию гальванических пар металл - сульфид.

66. Тушинский Л. И., Каллойда Ю. В., Тихомирова Л. Б. Повышение конструктивной прочности углеродистой стали ВТМО с изотермическим распадом аустенита. Металловедение и терм, обраб. металлов, 1977, № 12, с. 58— 59.

242. Тушинский Л. И., Токарев А. О., Власов В. С. Создание оптимальной структуры и конструктивной прочности углеродистой стали регулируемой термопластической обработкой.— В кн.: Новые методы упрочнения и обработки металлов. Новосибирск: НЭТИ, 1979, с. 3—10.

В итоге применения1 подобной термической обработки к холодного волочения пружинная проволока из сталей 70С2Х, 70ХГФА и 50ХФА соответствует по прочности углеродистой стали I и II класса по ГОСТ 9389—60, при более высокой релаксационной стойкости. Однако применение описанного нрвого процесса возможно лишь для сталей перлитного класса и поэтому на них нельзя получить высокой теплостойкости (жаропрочности), коррозионной стойкости, особенно в сочетании с немагнитностью.

пературе. Для стали фактор времени следует учитывать, начиная с 300—350° С, в зависимости от химического состава стали и её состояния. На фиг. 119 дана диаграмма зависимости предела прочности oj углеродистой стали с содержанием 0,50/0 с от длительности растяжения образца! При относительно быстром испыта-

Фиг. 119. Зависимость предела прочности углеродистой стали от длительности растяжения [1].

Характеристики механической прочности углеродистой стали

2. ' Характеристики механической прочности углеродистой стали в кГ/мм%

До 10% снижения веса машин можно достичь при использовании стали различных профилей, полученных волочением. Предел прочности углеродистой стали Ст. О—Ст. 6 после волочения повышается на 10 — 20%.

До 10% снижения веса машин можно достичь при использовании стали различных профилей, полученных волочением. Предел прочности углеродистой стали Ст. О—Ст. 6 после волочения повышается на 10—20%.

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.

Две полученные величины стс разумно принять как предельные значения прочности после обработки при 1273 К в течение 24 ч. Этот фактор важен при оценке прочности после отжига при 1373 К продолжительностью 24 ч. Соответственно получаем предельные значения 120 и 130 кГ/мм2, и, как видно на рис. 16, они очень близки к прочности углеродных волокон с тонким слоем никеля после такого же отжига (136 кГ/мм2).

(до 100 мкм), однако предел прочности углеродных волокон при этом снижается. Примером подобных упрочнителей являются углеродные волокна типа Хок [32 ], получаемые методом осаждения из газовой фазы и содержащие 25—30 мол. % бора. Эти волокна разрабатывались специально для композиционных материалов с металлическими матрицами с учетом возможности получения композиционных материалов методом диффузионной сварки. Предел прочности указанных углеродных волокон составляет 210— 280 кгс/мм2, а модуль упругости — 19 000 кгс/мм2.

Рис. 39. Гистограммы распределения прочности углеродных волокон:

Рис. 40. Изменение средней прочности углеродных волокон, вытравленных из композиции магний-углерод, после различных термических обработок

Изменение предела прочности углеродных материалов в зависимости от температуры их обработки, т. е. по мере повышения, степени упорядочения их кристаллической структуры, так же как и модуля упругости, немонотонно. В интервале температуры 2100—2300° С наблюдается экстремум. Было> показано [60, с. 152], что для материалов, обработанных при температуре >2300°С, усилие разрушения при сжатии а прямо пропорционально определенному методами ' рентгеновской дифракции диаметру кристаллитов Ьа в степени —1/2. Иными словами, разрушение графита объяснялось, в соответствии с теорией Гриффитса — Орована, спонтанным распространением трещин по кристаллиту. Справедливо соотношение

структуры и прочности углеродных материалов. Многие факты еще требуют всестороннего исследования. Однако экспериментальные данные позволяют для искусственных конструкционных графитовых материалов, по крайней мере до температуры 1000° С, проводить расчет деформации ползучести. Результаты такого расчета для конструкционного графита приведены в табл. 3.19.

Определение прочности углеродных волокон с покрытием проводили на разрывной машине типа Шоппер. Диаметр элементарных волокон измеряли . • на микротвердомере типа ^ ПМТ-3 и приводили к эквивалентному диаметру, ь0> умножая на коэффициент "^ 1,16, Прочность, углерод- if0-4 ных волокон без покры-

оя — напряжение в покрытии в момент разрыва волокна, кгс/мм2; К8 -5- объемная доля волокна в микрокомпозиционном элементе. Как видно из табд." 61, средняя прочность углеродных волокон с покрытием равна 142, 9 кгс/мм2, что ниже исходной лрочности ' волокна по всей партии (151 кгс/мм2). Среднее значение прочности при разрыве, найденное по правилу адитивности при условии отсутствия разрывов покрытия, соответствует 149 кгс/ммв. Прочность при разрыве, определенная по нагрузке с учетом отсутствия покрытия, равна 151 кгс/мм2, т. е. при определении прочности углеродных волокон без покрытия можно без большой погрешности пренебречь правилом аддитивности, предполагающем всегда отсутствие разрывов покрытия на поверхности волокна, и расчеты проводить по разрывной нагрузке, используемой при определении прочности волокон с покрытием1. При этом расчетная формула должна иметь следующий вид:

лиакрилонитрильного углеродного волокна после испытаний представлен на рис. 3.19. Из него видно (и это подтверждено экспериментально), что поверхность волокна остается достаточно развитой, и при увеличении напряжения автоэмиссионный ток достигает первоначального уровня. Поэтому автоэмиссионные изображения, сделанные при последних импульсах напряжения, служили основой для расчета прочности углеродных волокон в электрическом поле.

Для улучшения смачиваемости углеродных волокон расплавленным алюминием разработан способ последовательной обработки поверхности волокон расплавами Na, Sn - 2%Mg и алюминиевых сплавов [18] . При армировании углеродными волокнами сплавов на основе Al nMg наряду с улучшением смачиваемости волокон необходимо предотвращать снижение их прочности, которое может происходить при контакте с раплав-ленным металлом. Для решения этой задачи требуются дальнейшие исследования, которые могли бы дать практические рекомендации по сохранению прочности углеродных волокон при контакте с расплавами металлов.

Для улучшения смачиваемости углеродных волокон расплавленным алюминием разработан способ последовательной обработки поверхности волокон расплавами Na, Sn - 2%Mg и алюминиевых сплавов [18] . При армировании углеродными волокнами сплавов на основе Al nMg наряду с улучшением смачиваемости волокон необходимо предотвращать снижение их прочности, которое может происходить при контакте с раплав-ленным металлом. Для решения этой задачи требуются дальнейшие исследования, которые могли бы дать практические рекомендации по сохранению прочности углеродных волокон при контакте с расплавами металлов.