Пластических материалов

Наибольший практический интерес представляют свойства тугоплавких металлов при высоких температурах. Однако для характеристики этих металлов как конструкционных материалов имеет значение изменение механических свойств в широком диапазоне температур. Характерные температурные зависимости предела прочности при растяжении и пластических характеристик различных тугоплавких металлов в рекристаллизован-ном состоянии приведены на рис. 384. Как и следовало ожидать,

В работах [1, 13] показано заметное различие кривых усталости металлов при осевом растяжении и кручении. Малоцикловая долговечность при знакопеременном кручении, выраженная через амплитуду эквивалентной пластической деформации, в несколько раз (более двух) больше, чем при одноосном напряженном состоянии. Различие циклической повреждаемости металла при разных видах циклической деформации видимо связано с тем, что предельная пластичность зависит от степени объемности (жесткости) напряженного состояния, характеризуемого отношением шарового тензора к девиатору. Некоторые среды вызывают сильные изменения пластических характеристик металла. Влияние среды на пластичность металла можно оценивать коэффициентом Ккс:

На основании экспериментальных результатов проанализирована возможность получения диссипативных структур, в частности структур, типа вихревых и, следовательно, различных кривых упрочнения при изменении нуги деформирования в условиях наложения высоких гидростатических давлений в металлах и сплавах с низкой симметрией кристаллический решетки, а также, что особенно важно, в высокосимметричных кристаллических системах при реализации запрещенных подстроек нижнего уровня- В ОДК поликристаллических металлах И сплавах причиной образования вихревых структур является формирование ярко выраженной аксиальной текстуры <110>, приводящее к переходу о схемы осесимметричной деформации к схеме плоской деформации в кристаллитах с такой ориентацией, вследствие чего поперечное сечение данных кристаллитов становится эллиптичным с малой осью эллипса вдоль направления <001>, а большой осью — вдоль <011>. В результате протекания динамических аккомодационных процессов, обеспечивающих неразрывность, поликристаллического агрегате, происходит закручивание лентообразных элементов структуры вокруг оси деформации. Такая вихревая структура обеспечивает сохранение высоких пластических характеристик деформированных ОЦК поликристаллов в сочетании с повышенным уровнем прочностных свойств, В заключении необходимо отметить, что аналогичная ситуация наблюдается и при деформации ГПУ поликристаллов в условиях высоких гидростатических давлений. В этом случае также происходит переход к системе плоской деформации по мере развития аксиальной текстуры <1010>, являющейся основной ориентировкой при одноосном растяжении ГПУ поликристаллических металлов и сплавов под давлением. В результате при ориентации кристаллитов с направлением <1010> вдоль оси деформации изменение их размеров в поперечном сечении ПОД действием радиальных сжимающих напряжений оказывается анизотропным. Данное обстоятельство связано с затрудненностью пластической деформации вдоль оси <0001> вследствие кулевых факторов Шмидп для основных систем скольжения. Поэтому в результате формирования текстуры <110> в ОЦК поликристаллах, происходит образование лентообразных элементов структуры с их последующим закручиванием вокруг оси деформации.

Нами в работе /9/ была проанализирована технология изготовления оболочковых конструкций из различных сталей и сплавов для всех отраслей промышленности и показано, что в подавляющем большинстве случаев сварные стыки имеют механическую неоднородность с разницей прочностных и пластических характеристик металла по различным участкам в 1,2-2 раза. В этой же работе были заложены принципы проектирования оболочковых конструкций с учетом фактора механической неоднородности.

Существующие представления о влиянии на несущую способность сварных соединений такого дефекта как смеще -ние свариваемых кромок базируются на том, что данный дефект вызывает повышенную концентрацию напряжений из-за появления изгибающего момента в упругой стадии работы и потерю прочностных и пластических характеристик за пределом упругости /19,20,21 и др./. Кроме того необхо -ДИМО ИМеТЬ Б ВИДУ, ЧТО радиус перехода шва к основному металлу может быть весьма малым, в пределе стремящимся к нулю. В данном случае оценку напряженного состояния

Дальнейшее деформирование при идентичных условиях обработки давлением не приводит уже к столь интенсивному росту прочности, а изменение пластических характеристик быстро достигает стадии насыщения.

Применение термо-механико-магнитной обработки позволило на стали 45 получать предел прочности 225 кГ/мм2, предел текучести 200 кГ/мм2 при удлинении около 6% и сужении около 15% (без наложения магнитного поля ВТМО по указанному режиму аь =200 кГ/мм2 при поперечном сужении около 40%). У сталей У7 и У12 после термо-механико-магнитной обработки истинное сопротивление разрушению примерно на 70% выше, чем после обычных методов обработки (величина SK достигает 250 кГ/мм2 для стали У7 и 220 кГ/мм2 для стали У12), и, что особенно важно, при этом сохраняется высокий уровень пластических характеристик. В связи с этим термо-ме-ханико-магнитную обработку сталей такого класса целесообразно применять для обработки инструмента, испытывающего в работе значительные нагрузки или даже перегрузки. Изучение влияния магнитного поля на склонность материала к отпускной хрупкости, проводившееся на сталях 40ХН и 40Х, показало, что ориентировка мартенсита по доменной структуре при намагничивании до насыщения, как бы нивелируя влияние границ бывших аустенитных зерен, почти полностью устраняет склонность данных сталей к отпускной хрупкости [95].

Нами в работе /9/ была проанализирована технология изготовления оболочковых конструкций из различных сталей и сплавов для всех отраслей промышленности и показано, что в подавляющем большинстве случаев сварные стыки имеют механическую неоднородность с разницей прочностных и пластических характеристик металла по различным участкам в 1,2-2 раза. В этой же работе были заложены принципы проектирования оболочковых конструкций с учетом фактора механической неоднородности.

Существующие представления о влиянии на несущую способность сварных соединений такого дефекта как смещение свариваемых кромок базируются на том, что данныйде-фект вызывает повышенную концентрацию напряжений из-за появления изгибающего момента в упругой стадии работы и потерю прочностных и пластических характеристик за пределом упругости /19,20,21 и др./. Кроме того необходимо иметь в виду, что радиус перехода шва к основному металлу может быть весьма малым, в пределе стремящимся к нулю. В данном случае оценку напряженного состояния

На рис. 5.13 схематически представлены температурные зависимости механических свойств (предела текучести сгт, разрушающего напряжения Sk, пластических характеристик \Р и б) однофазных материалов при одноосном растяжении. На этой схеме выделены температурные области: хрупкого разрушения при температурах ниже Т%, пластичного разрушения при температурах выше Г» и. хрупко-пластичного перехода Г»—Т%.

Испытания на растяжение являются наиболее простым методом определения прочностных и пластических характеристик, так как этим способом в области равномерной деформации проще всего достигается одноосное напряженное состояние. Одноосность напряженного состояния сохраняется только до образования шейки, когда материал находится под действием нормальных и касательных напряжений. При растяжении величина максимальных касательных напряжений составляет половину от максимальных нормальных растягивающих. Такое испытание называется «жестким», а напряженное состояние характеризуется коэффициентом жесткости

Критерий ткр широко применяется для пластических материалов с малым деформационным упрочнением (для идеально-пластического металла). При значительном упрочнении металла оценку предельного состояния моделей производят на основе неустойчивости пластических деформаций. Установив функциональную зависимость с учетом характера деформационного упрочнения и используя условие неустойчивости, находят критические силовые и геометрические параметры. Заметим, что найденные таким образом критические параметры не являются характеристиками разрушения, а лишь отвечают моменту перехода из устойчивого (равномерного) пластического деформирования в неустойчивое (неравномерное). Тем не менее результаты анализа неустойчивости деформаций находят широкое применение для оценки несущей способности конструкций и полезны при исследовании разрушения материалов, моделей и конструкций с концентраторами напряжений при статическом и малоцикловом нагружении, в частности, моделей с трещинами.

Дол еж ел 15. Коррозия пластических материалов и резин. «Химия», 19G-1.

Долежел Б. Коррозия пластических материалов и резин, «Химия», 1964.

Д о л с ж о л Б. Коррозия пластических материалов н ре:;ины. «Химия», 1904.

б.Долвжэл Б. Корровия пластических материалов и реэин. / Пер. о чешек. Вайнштейна Ю.И. -II.: Химия, -248 е.

пластических материалов. Зная скорость диффузии, можно определять защитные свойства полимерных материалов, устанавливать срок эксплуатации их в агрессивных средах и т.п. Иногда причиной сокращения срока службы материалов на полимерной основе (пластмасс, резин, древесины) является биологическая коррозия, которая заключается в поражении их микроорганизмами.

7. Долежел Б. Коррозия пластических материалов и резин. Пер. с чешек. Вайнштейна Ю.И.- М.: Химия, 1964.- 248'с7

Термопластичные смолы используют для приготовления литьевых прессмасс и листовых или пленочных пластических материалов, не содержащих наполнителей. Наибольшее применение получили следующие.

Кривая Френча 1 представляет собой геометрическое место таких точек и характеризует нагружаемость предварительно перенапряженных образцов. Чем ближе кривая 1 к кривой Велера 2, тем выше способность материала сопротивляться действию перегрузок. Для некоторых прочных материалов при оптимальной термообработке кривые1 Френча практически совпадают с наклонными участками кривых Велера. У пластических материалов (например, отожженных углеродистых сталей) кривые Френча являются продолжением горизонтального участка кривой Велера (штриховая линия). Это значит, что такие материалы совершенно не выносят перегрузок, детали из этих материалов следует рассчитывать по пределу выносливости даже в малоцикловой области.

2. Снижение относительной влажности. Может быть осуществлено путем увеличения температуры воздуха или, еще лучше, постоянным удалением находящейся в нем влаги. Во многих случаях достаточно понижения относительной влажности до 50 %, но если в воздухе присутствует гигроскопичная пыль или другие примеси, 50 %-ная влажность слишком велика. Этот способ защиты эффективен, за исключением тех случаев, когда коррозия вызывается кислыми парами от находящейся рядом непросушенной древесины или некоторыми летучими составляющими пластических материалов или красок.

При испытании некоторых пластических материалов (среднеуг-леродистая сталь, медь, алюминий) на диаграмме растяжения не образуется ясно выраженной стадии текучести (рис. 2.23). Для таких материалов вводится условный предел текучести, равный напряжению, при котором продольная деформация образца е = =0,002, т. е. 0,2%. Условный предел текучести обозначается а0,г.