Пластичности относительное

Для специфических условий нагружения это явление принято обозначать другими терминами, например, коррозионное растрескивание стали в щелочных средах называют каустической или щелочной хрупкостью, разрушение латуней во влажной атмосфере— сезонным растрескиванием; аналогичны коррозионному растрескиванию хрупкие разрушения металлов, происходящие вследствие проникновения по границам зерен легкоплавких примесей. Диффузия легкоплавкого металла вдоль границ зерен сплава, находящегося под действием напряжения и температуры, близкой к температуре плавления диффундирующего металла, приводит также к снижению прочности и пластичности основного металла. Этот вид порчи материала иногда называют легированием под напряжением. Развивающееся во времени в металлах разрушение при наводороживании, называемое водородным растрескиванием, в некоторой степени можно отнести к категории коррозионных разрушений, хотя чаще его классифицируют как замедленное разрушение. Во всяком случае, когда в процессе коррозионного воздействия освобождаются атомы водорода и материал чувствителен к водородному охрупчива-нию, разрушение значительно ускоряется.

Сварные соединения труб из углеродистой стали при толщине стенки более 35 мм подвергают отпуску при 600—650° С. Время выдержки при этой температуре 2— 5 мин на каждый миллиметр толщины стенки трубы. В процессе выдержки происходит снятие остаточных напряжений. В случае подкалки структура всех подкалив-шихся участков превращается при 600—650° С в сорбит отпуска. До 300° С охлаждение после отпуска проводят медленно. Для этого на сварном стыке либо оставляют выключенную переносную печь сопротивления, либо покрывают стык асбестом. Охлаждение ниже 300° С можно вести на воздухе, без особых предосторожностей. Твердость металла шва и околошовной зоны в результате отпуска снижается. Прочность и пластичность приближаются к прочности и пластичности основного металла, однако одинаковой прочности металла шва и основного металла добиться не удается, так как металл шва сохраняет литую структуру. Обычно в металле шва содержится несколько меньше углерода и больше марганца и кремния, чем в основном металле. Прочность металла шва получается выше прочности основного металла, а пластичность — ниже. При испытании на растяжение разрушение происходит обычно по основному металлу.

Сварные соединения труб из углеродистой стали при толщине стенки более 35 мм подвергают отпуску при температуре 600—650° С. Время выдержки при этой температуре 2—5 мин на каждый миллиметр толщины стенки трубы. За время выдержки происходит снятие остаточных напряжений. Если наблюдалась подкалка структуры, то все подкалившиеся участки (превращаются при 600—650° С в сорбит отпуска. Охлаждение после отпуска до температуры 300° С проводят медленно. Для этого на сварном стыке либо оставляют выключенную переносную печь сопротивления, при помощи которой стык нагревали под отпуск, либо стык (покрывают асбестом. Охлаждение ниже 300° С можно проводить на воздухе без особых предосторожностей. Твердость металла шва и околошовной зоны в результате отпуска снижается. Прочность и пластичность приближается к прочности и пластичности основного металла. Но одинаковой прочности металла шва и основного металла добиться не удается, так как при отпуске металл шва сохраняет литую структуру. Обычно в металле шва несколько меньше углерода и больше марганца и кремния, чем в основном металле. Прочность металла шва получается выше, чем у основного металла, а пластичность ниже. При испытании на растяжение разрушение обычно наступает по основному металлу.

Полученные экспериментальные данные с учетом изложенных выше теоретических положений могут быть обобщены следующими схемами (рис. 44 и 45). На первой из них представлены зависимости длительной прочности и пластичности основного металла (/), мягкой прослойки, деформирующейся самостоятельно (2), и мягкой прослойки разной относительной толщины х3 ;> и4 (3 и 4) в сварном соединении. Кривые 3 и 4 имеют больший наклон, чем кривые / и 2, так как благодаря жесткости напряженного состояния в мягкой прослойке сварного соединения разрушение в ней сопровождается развитием элементов межзе-

Горячие, т. е. подсолидусные, околошовные трещины образуются примерно по такой же схеме, как подсолидусные трещины в шве. Причиной их появления служит недостаточность межзерен-ной пластичности основного металла в участке, примыкающем ко шву. Как и в сварном шве, возможен и такой случай, когда очагами для развития подсолидусных околошовных трещин служат кристаллизационные трещины, играющие роль концентраторов растягивающих напряжений. Склонность аустенитной стали или сплава к околошовным трещинам, как будет показано ниже, находится в тесной связи со структурой основного металла.

При ремонтной сварке жаростойких сталей аустенитизация может оказаться не всегда эффективной. Если охрупчивание обусловлено сильным науглероживанием или азотированием стали или сплава, аустенитизация не приведет к заметному повышению пластичности основного металла. На рис. 69 приведены макро-и микрофотографии, относящиеся к ремонтной сварке аустенитной стали, сильно науглероженной в процессе эксплуатации. Из стали ЗХ18Н25С2 были изготовлены цементационные ящики. После 10 000 ч эксплуатации при 800° С содержание углерода в стали достигло 1,48% при 0,12% N и она приобрела большую хрупкость. При заварке сквозных трещин рядом со швом образовались новые трещины. В подобного рода случаях следует применять электроды, дающие металл шва повышенной пластичности, например типа 18-8 или 25-12. При ремонтной сварке жаростойких сталей и сплавов нет нужды особенно заботиться о жаропрочности металла шва. Важно, чтобы сварка не вызвала новых трещин, а шов обладал приемлемой жаростойкостью. Итак, главные условия ремонтной сварки аустенитных сталей и сплавов, утративших пластические свойства в процессе высокотемпературной эксплуатации, сводятся к предварительной аустенитизации и использованию электродов, дающих податливый наплавленный металл.

Все среднепрочные сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки, применяемыми для титана. Прочность и пластичность сварного соединения, выполненного сваркой плавлением, близка к прочности и пластичности основного металла (для сплавов ВТ20 и ВТ6С это соотношение составляет 0,9-0,95). После сварки рекомендован неполный отжиг для снятия внутренних сварочных напряжений (табл. 17.8).

ной свариваемостью всеми видами сварки, применяемыми для титана. Для обеспечения требуемого уровня прочности и пластичности обязательно проводят полный отжиг, а для сплава ВТ 14 (при толщине свариваемых деталей 10-18 мм) рекомендуется проводить закалку с последующим старением. При этом прочность сварного соединения (сварка плавлением) составляет не менее 0,9 от прочности основного металла. Пластичность сварного соединения близка к пластичности основного металла.

Испытания на изгиб служат для оценки пластичности основного металла и сварных соединений. Испытания проводят при различных температурах. Образцы для испытаний выбирают согласно ГОСТ 6996—66.

Тантал хорошо поддается многим видам сварки, кроме ацетилено-водородной. Однако сварку проводят в вакууме или инертной среде. Чаще всего применяю! аргокодугсвую сварку плавлением, а также сварку электронным лучом. Пластичность шва в первом случае получается несколько ниже пластичности основного металла, но тем не менее она достаточно высока. При электронно-лучевой сварке поглощение швом газов почти полностью устраняется. Тантал хорошо сваривается с нержавеющей сталью', никелевыми сплавами, медью, титаном, цирконием. Возможна также сварка с вольфрамом и молибденом.

Об эффективности защиты металла при обычной сварке с горелками, сварке с использованием защитных кожухов и в камерах с контролируемой атмосферой можно судить по графику на рис. 35. Из графика следует, что при сварке в камерах с контролируемой атмосферой пластичность металла сварного соединения приближается к пластичности основного металла.

Металл с явно выраженной волокнистой макроструктурой характеризуется анизотропией (векториальностью) механических свойств. При этом характеристики прочности (предел текучести, временное сопротивление и др.) в разных направлениях отличаются незначительно, а характеристики пластичности (относительное удлинение, ударная вязкость и др.) вдоль волокон выше, чем поперек их.

определяется по схеме (рис. 5.2 из диаграммы растяжения). Характеристики пластичности - относительное удлине-

Как известно, характеристики пластичности (относительное удлинение 5, сужение \j/ и др.) в расчетные формулы для определения толщины стенок аппарата не входят, хотя на их значение налагаются определенные ограничения. Для материалов трубных сталей ограничивается величина Ктв.

свойства всего соединения еще не достигли уровня прочности основного более твердого металла. Характеристики пластичности (относительное удлинение 6, относительное сужение vy) интенсивно снижаются и достигают минимальных значений при ае = ает. В данный момент прочность сварного соединения соответствует пределу текучести твердого металла (ст„ = ст?), который также вступает в совместное пластическое деформирование. Разрушение в предельной стадии деформирования происходит по мягкой прослойке.

Критерии пластичности: относительное удлинение 6 (%) — отношение приращения длины образца после разрыва (остаточное удлинение) к его начальной длине, выраженное в процентах; относительное сужение ^ (%) — отношение разности начальной площади поперечного сечения образца после разрыва к его начальной площади поперечного сечения.

Критерии пластичности: относительное удлинение 6 (%) — отношение приращения длины образца после разрыва (остаточное удлинение) к его начальной длине, выраженное в процентах; относительное сужение ф (%) — отношение разности начальной площади поперечного сечения образца после разрыва к его начальной площади поперечного сечения.

свойства всего соединения еще не достигли уровня прочности основного более твердого металла. Характеристики пластичности (относительное удлинение S, относительное сужение \у) интенсивно снижаются и достигают минимальных значений при ге = эет. В данный момент прочность сварного соединения соответствует пределу текучести твердого ме-талла(ов = ст?), который также вступает в совместное пластическое деформирование. Разрушение в предельной стадии деформирования происходит по мягкой прослойке.

При испытаниях на растяжение определяют характеристики прочности: временное сопротивление (предел прочности) ав, предел текучести o-T(or0i2), истинный предел прочности SK, реже предел пропорциональности 0Пц и предел упругости сг0,05, а также характеристики пластичности: относительное удлинение 8 и относительное сужение г). Перед испытанием определяются (рис. 3.1, а): начальная расчетная длина образца Z0; начальный диаметр рабочей части цилиндрического образца d0; начальная толщина h0 и ширина Ь0 рабочехт части плоского образца. Вычисляется начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца F0. За 10 принимают участок рабочей длины образца, на котором определяется удлинение.

Исследование температурной зависимости пластических и прочностных свойств алюминия показало, что характеристики пластичности (относительное сужение гз и относительное удлинение 8) и прочности (временное сопротивление ов) изменяются при нагреве не монотонно (особенно б). Так, при общей тенденции к росту при нагреве на кривых сужения и удлинения (рис. 1, а) наблюдается ровный участок при 150—200° С и провал пластичности (на кривой б) вблизи 400° С. При 300 и 500° С удлинение резко возрастает, но при 600° С — уменьшается. Относительное сужение для данной марки алюминия изменяется при нагреве незначительно (от 90% при 20° С до 100% при 300-600° С). В дальнейшем в качестве характеристики пластичности использовалось относительное удлинение б [3]. Немонотонная зависимость временного сопротивления при нагреве лучше прослеживается на графике lgoB — Т (рис. 1,6): обнаруживаются точки перегиба при 150 и 400° С, т. е. при температурах провалов на кривых б — Т.

Характеристики пластичности (относительное удлинение 6 и поперечное сужение яз в области шейки образца) с повышением скорости деформации возрастают. Для высоких скоростей (выше 20 м/с) (см. рис. 52) для сплава Д16 в эксперименте наблюдается некоторое снижение относительного удлинения при отсутствии снижения уровня поперечной деформации в области шейки образца. Однако в связи с распространением по длине рабочей части образца упруго-пластической волны снижение относительного удлинения следует связать с неравномерным деформированием образца, а не со снижением его характеристик пластичности.

Упруго-пластическая деформация поверхностного слоя в процессе механической обработки вызывает изменение структурно-чувствительных физико-механических и химических свойств в металле поверхностного слоя по сравнению с исходным его состоянием. В деформированном поверхностном слое возрастают все характеристики сопротивления деформированию: пределы упругости, текучести, прочности, усталости. Изменяются характеристики прочности при длительном статическом и циклическом нагружении в условиях высоких температур. Снижаются характеристики пластичности: относительное удлинение и сужение, повышается хрупкость (уменьшается ударная вязкость), твердость, внутреннее трение, уменьшается плотность. Металл в результате пластической деформации упрочняется.