Понижение прочности

СИНЕЛОМКОСТЬ СТАЛИ — понижение пластичности и ударной вязкости при одноврем. повышении прочности, наблюдаемое в сталях при темп-рах 200—400 °С, вызывающих синий цвет побежалости.

Джеффрис и Арчер [1], обобщая, во-первых, литературные данные и результаты собственных исследований, показавших постепенное понижение пластичности меди, никеля и железа с температурой до относительного удлинения 4 % у меди, 15 % у никеля и до 18 % у железа и аналогичного понижения относительного сужения; во-вторых, изменение характера излома от транскристаллитного к межкристаллитному при повышении температуры, а также используя гипотезу Розенгейна о наличии по границам зерен металлов «аморфного цемента», предложили схему (рис. 8), по которой кривые температурной зависимости прочности границ и тела зерен пересекаются при некоторой средней температуре, названной ими «эквикогезивной» (равнопрочной). Ниже этой температуры аморфный металл прочнее, поэтому происходит пластичес-

Понижение пластичности меди при увеличении длительности испытания иллюстрируется также данными работы [1]. Десятикратное увеличение длительности воздействия атмосферного воздуха понижает относительное сужение меди с 95 до 77% при 375 °С и с 81 до 47 % при 425° С (табл. 6). При испытании в разреженном воздухе пластичность также понижается, но тем меньше, чем лучше вакуум. Наибольшая пластич-

Влияние температуры на механические свойства литого бария чистотой 99,9 % показано на рис. 31. Понижение пластичности бария при 400—600 °С вызвано воздействием внешней среды — технического аргона.

Тулий технической чистоты после горячей прокатки и отжига в ар-, гоне при 650—700 °С имеет при 20 °С: о-„=48 МПа, 002=22 МПа, 8 = = 54 %; при 300 °С: о„ = 30 МПа, Сто.2=20 МПа, 6=30 %. Обнаруженное авторами работы [1] аномальное понижение пластичности При 600—-900 °С вызвано действием атмосферного воздуха, в котором проводили испытания; по этой же причине наблюдалось растрескивание слитка при горячей прокатке.

С повышением температуры пластичность остается высокой без каких-либо зон хрупкости. Небольшое понижение пластичности при промежуточных температурах наблюдалось только у загрязненных металлов.

Углерод понижает пластичность железа при температурах от 20 до 700 °С [1]. Относительное сужение при 20 °С стали 10 равно 77 %, а сталей 45 и У8 соответственно 58 и 38 %. Небольшое понижение пластичности при 200 и 500 °С у стали 10 становится существенным для сталей 45 и У8 (рис.68).

Лишь при 500 °С наблюдается некоторое понижение пластичности вследствие использования для электронной плавки недостаточно чистого никеля. На результатах испытаний сказалось воздействие внешней среды, поскольку растяжение образцов при всех температурах производили в воздушной атмосфере. Сравнительное испытание образцов в вакууме Ю-2 Па при 900 °С показало улучшение пластичности и небольшое понижение прочности; сгв=45 МПа, а02=28 МПа, 6=98%, ф = = 100%.

Аналогичное понижение пластичности при горячих испытаниях пересыщенных твердых растворов наблюдается и у других медных сплавов, например при 500 °С у сплавов меди с 1,4 % Ti; при этой тем» пературе заметно повышается временное сопротивление даже по сравнению с испытаниями при 20 °С.

Скорость деформации. Повышение скорости деформации приводит к некоторому понижению пластичности и увеличению прочности. Наблюдающееся иногда понижение пластичности при снижении скорости деформации связано с более длительным воздействием внешней среды. Оказывает влияние также тепло, выделяющееся при деформации, особенно при большой скорости, когда разогрев достигает 100°С и более.

Понижение пластичности дисперсноупрочненных сплавов при пластичном характере разрушения связано с локализацией пластической деформации вследствие потери механической устойчивости образцов на пределе прочности при растяжении [408].

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать следующие вредные последствия: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение изнашивания деталей; изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или

шва (см. рис. 2.4, а) при стандартных размерах ср=0,65, т. е. образование заклепочного соединения уменьшает прочность листов на 35%. Понижение прочности деталей одна из главных отрицательных характеристик заклепочного соединения. Для увеличения значений ср применяют многорядные и многосрезные швы (см. рис. 2.4,6 и 2.5).

Для некоторых металлов (например алюминия, титана, монокристаллов молибдена и вольфрама) в процессе возврата и полигонизации происходит заметное понижение прочности и повышение пластичности. Однако их жаропрочные свойства при этом повышаются. У меди, никеля и их сплавов на определенной стадии полигонизации твердость, пределы текучести, упругости и выносливости, а также пластичность повышаются. Одновременно снижаются неупругие эффекты. Упрочнение происходит в результате закрепления подвижных дислокаций атомами примесей в дислокационных стенках, возникающих при полигонизации деформированного металла.

где aUm = O-i — предел выносливости материала вала при изгибе с симметричным циклом изменения напряжений (для асимметричных циклов Оцт = а г ); е„ — масштабный фактор, учитывающий понижение прочности деталей при росте их абсолютных размеров (см. рис. 1.5 или табл. 12.2 в зависимости от предварительно найденного диаметра вала); [s] — коэффициент безопасности, который для реверсивных редукторов можно принять [s] = 3 (по симметричному циклу изменяется напряжение изгиба и кручения); [s] = 2 — для нереверсивных редукторов (напряжение кручения меняется по пульсирующему циклу).

3. Механизм воздействия коррозионных сред. Различают три основных механизма влияния коррозионных сред на трещино-стонкость конструкционных материалов: адсорбционное понижение прочности, водородное охрупчивапие и локальное анодное

Введение в граничный слой смазочного материала поверхностно-активных веществ увеличивает толщину граничного слоя и способствует уменьшению скорости изнашивания. Это объясняется тем, что, увеличивая толщины граничного слоя, молекулы поверхностно-активных веществ существенно влияют и на механические характеристики поверхностного слоя металла. Адсорбируясь на поверхности, они вызывают адсорбционное понижение прочности согласно рассмотренному выше эффекту П.А. Ребиндера, благодаря которому происходит пластифицирование поверхностных слоев, т.е. уменьшение предела текучести.

Качественные различия в действии среды на фрикционные характеристики металлополимерных пар могут быть объяснены, как и для металлических пар, действием двух процессов, обусловленных эффектом П.А. Ребиндера. Этими процессами являются адсорбционное понижение прочности поверхностного слоя и одновременное диспергирующее действие поверхностно-активных веществ, а также интенсификация роста микротрещин. Одновременное протекание указанных процессов определяет механизм фрикционного поведения. Какой из процессов будет ведущим в изнашивании, зависит от напряженного состояния поверхностного слоя и степени взаимной растворимости полимера и смазки.

Пластичность молибдена и его сплавов существенно зависит от чистоты внешней среды при отжиге. Так, при отжиге в атмосфере аргона, загрязненного примесями углеводородов, происходит насыщение углеродом, понижение прочности и охрупчивание.

Уменьшение скорости деформации вызывает понижение прочности и пластичности при высоких температурах молибдена, содержащего 0,18 % Ti, 0,075 % Zr, 0,003 % С, 0,004 % О, 0,004 % N и 0,0003 % Н (рис. 60).

Лишь при 500 °С наблюдается некоторое понижение пластичности вследствие использования для электронной плавки недостаточно чистого никеля. На результатах испытаний сказалось воздействие внешней среды, поскольку растяжение образцов при всех температурах производили в воздушной атмосфере. Сравнительное испытание образцов в вакууме Ю-2 Па при 900 °С показало улучшение пластичности и небольшое понижение прочности; сгв=45 МПа, а02=28 МПа, 6=98%, ф = = 100%.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: 1) понижение прочности материала (в тепловых двигателях); 2) понижение защищающей способности масляных пленок, что ведет к увеличению износа деталей; 3) изменение зазоров в сопряженных деталях (заклинивание); 4) понижение точности работы машины. В целях выявления влияния нагрева машины на ее работу производят специальные тепловые расчеты (например, тепловой расчет червячных редукторов) и, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (например, применяют охлаждение).