Понижению прочности

Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и понижению пластичности (рис. 148). Приводимые механические свойства относятся к горячекатаным изделиям без термической обработки, т. е. при структуре пер-лит+феррит (или перлит+цементит). Цифры являются средними и могут колебаться в пределах ±10% в зависимости от содержания примесей, условий охлаждения после прокатки и т. д.2. Если сталь применяют в виде отливок, то более грубая литая структура обладает худшими свойствами, чем это следует из рис. 148 (понижаются главным образом показатели пластичности). Существенно влияние углерода на вязкие свойства. Как видно из рис. 149, увеличение содержания угле-

Действие излучения на металлы, состоит в нарушении их кристаллической решетки при упругих столкновениях с ядрами атомов тяжелых металлов и при термических преобразованиях, что приводит к изменению ряда свойств: понижению пластичности и возрастанию сопротивления пластической деформации, росту электропроводности, ускорению процессов диффузии, инициированию фазовых превращений в металле.

Алюминиевые бронзы с оптимальными свойствами содержат 3-8% алюминия. Увеличение содержания алюминия до 10-1 1% ведет к значительному повышению прочности и понижению пластичности вследствие появления в структуре у-фазы.

Примеси, образующие легкоплавкие эвтектики (например, сера и свинец), приводят к понижению пластичности серебра даже в обработанном состоянии и при содержании их в количестве тысячных долей процента (табл. 11).

Недостаточная чистота лития (99,3—99,7 %) и крупное зерно (>1 мм) приводят к некоторому понижению пластичности.

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.

Увеличение содержания Mg свыше 0.1% не только приводит к существенному понижению пластичности, но также повышает предрасположение сплава к образованию пористости.

В низкоуглеродистых (нетермообрабатываемых) сталях увеличение содержания углерода ведет к повышению прочности и понижению пластичности, максимальная магнитная проницаемость падает, коэрцитивная сила и электрическое сопротивление увеличиваются.

Растяжение образца при 300° С приводит к интенсивной миграции границ зерен и сдвигу по границам (при еср= 1,0—1,5%), что характеризует увеличение вклада границ зерен в общую деформацию. При малых степенях деформации образование видимых полос скольжения не наблюдается. Увеличение степени деформации до 5% приводит к появлению в зернах алюминия как прямолинейных следов скольжения, направленных под углом 45° к оси образца, так и волнистых следов, перпендикулярных растягивающей нагрузке. Дальнейшее деформирование (до 12% и более) приводит к развитию множественного скольжения и к росту ширины волнистых линий скольжения. При пересечении одной системы скольжения с другой на линиях скольжения образуются ступеньки. Кроме этого, при 300° С интенсивно протекает фрагментация (рис. 2, б), границы зерен все еще являются эффективными барьерами для следов скольжения. Интенсивное развитие поперечного и множественного скольжения, усиление миграции границ, фрагментация, по-видимому, и являются факторами, повышающими пластичность (б) при 300° С. В отличие от 300° С для 400° С (температура провала пластичности) характерно развитие очень широких следов скольжения, причем с ростом еср их плотность увеличивается мало, зато растут величина сдвига и ширина полос скольжения, появившихся на ранних стадиях деформации (рис. 2, в). Развитие получают также процессы проскальзывания зерен по взаимным границам, причем миграция последних идет очень вяло. По-видимому, локализация деформации в полосах скольжения и на границах зерен и приводит к понижению пластичности. При 500° С уже на ранних ста-

Чистота металла и степень его раскисления являются важными факторами, определяющими пластичность молибдена при обработке давлением. Особенно резкое падение пластичности молибдена вызывает наличие кислорода. Так, содержание его в металле более 0,0025% значительно снижает пластичность при горячей обработке давлением вследствие наличия окислов (Мо02), к-рые располагаются преим. по границам зерен. При 0,008—0,15% кислорода металл становится хрупким и не поддается обработке давлением. В более чистом молибдене тонкие прослойки окислов улучшают горячую обработку. Разрушение металла при деформации в этом случае происходит по границам зерен. Углерод также понижает пластичность и деформируемость молибдена. При содержании его в сплаве более 0,02% образующиеся карбиды способствуют понижению пластичности. Повышение содержания др. легирующих элементов также понижает пластичность молибдена; это необходимо учитывать при разработке новых сплавов на основе молибдена.

1.Углерод. С повышением содержания углерода растет сопротивление стали разрыву, а также увеличивается упругость и повышается предел текучести. Относительное удлинение при испытании образцов стали на растяжение уменьшается. Такое изменение физико-механических свойств соответствует понижению пластичности при холодной штамповке. Следовательно, сталь для глубокой вытяжки должна содержать минимальное количество углерода. Такой сталью является марка 08 и отчасти 10.

проводят к понижению прочности и пластичности металла, т. е. к его охрупчиванию. Если сварочные напряжения превышают прочность металла в указанном состоянии, то образуются холодные трещины.

изменением какого-либо показателя механических свойств за определенное время коррозионного процесса, выраженным в процентах, или временем до разрушения образца заданных размеров (например, по понижению прочности об-

ными являются соли жесткости (различные соединения кальция и магния, растворимость которых в воде незначительна) и коррозионно-активные газы (кислород и углекислый газ). Соли жесткости, отлагаясь на поверхностях нагрева, создают плотный слой накипи. Вещества, кристаллизующиеся в объеме воды, образуют взвешенные в ней частицы — шлам. Теплопроводность накипи (0,1—0,2 Вт/(м-К)) во много раз меньше теплопроводности металла, поэтому даже при малом слое накипи резко ухудшается теплопередача от газов к воде и повышается температура стенок труб. Это, в свою очередь, ведет к снижению экономичности котла в результате повышения температуры уходящих газов и понижению прочности металлических стенок поверхностей нагрева.

Высокая природная пластичность ионных кристаллов подтверждена исследованиями хлористого серебра, кристаллы которого (дажее чисто-, той 99,8 %) имели после отжига при 380°С ав=12 МПа и 6 = 50 %; у наиболее совершенных образцов г> = 100%, а 6 достигало 400%. Проволоку из хлористого серебра диаметром 3 мм можно завязать узлом [1]. После холодной прокатки 0В=40 МПа, а 6 = 5%. Колокольчик из AgCl звенит, как металлический. Таким образом, ионная связь у кристаллов не служит препятствием для пластической деформации; решающими факторами являются дефекты, примеси, и воздействие окружающей среды. Характерная особенность ионных кристаллов — высокая чувствительность к концентраторам напряжений. Возможная причина этого — низкие значения тепло- и температуропроводности, приводящие к локальным разогревам в очаге деформации и местному понижению прочности. •

Существенное влияние на процесс разрушения поверхностных слоев оказывает эффект адсорбционного пластифицирования, т. е. облегчения пластических деформаций в результате действия поверхностно-активных веществ (эффект Ребиндера). Взаимодействие поверхностно-активных веществ слоя граничной ;смазки с поверхностным слоем металла может привести к понижению прочности и возникновению хрупкого разрушения при малой интенсивности напряженного состояния.

К недостаткам сварных соединений относятся коробление деталей в результате неравномерности нагрева и охлаждения свариваемых изделий; изменение структуры металла вблизи сварных швов, ведущее к понижению прочности; опасность появления трещин, шлаковых включений, непровара и других дефектов швов.

Обратимся к рассмотрению основных принципов проектирования. В конструкции, сохраняющей работоспособность при отказе отдельных элементов, распространение разрушений ограничено так, что выход из строя одного из элементов конструкции не приводит к понижению прочности или жесткости изделия настолько, чтобы оно не смогло работать при определенной доле от максимальной нагрузки.

По, данным Херрика [48], присутствие карбоксильных групп на поверхности необработанных, окисленных в HNO3 и обработанных водородом ".волокон Оказывает влияние на сдвиговую прочность композита. Из табл. 21 Видно, что как увеличение реакционноспо-собных функциональных групп на поверхности волокна,'так и увеличение его удельной поверхности приводит к повышению прочности композита н'а сдвиг.' .. г. .. .•".••• ^Сравнение величины удельной поверхности волокнЗ'со сдвиговой прочностью композитов, армированных одинаково обработанными графитовыми волокнами, показывает, что обработка водородом не приводит к понижению прочности на сдвиг (табл. 22), что. противоречит данным Херрика ,[48]. Полагают, что повышение адгезионной связи на поверхности раздела объясняется высокой реакционной способностью поверхности волокон. Очевидно, что как увеличение удельной поверхности, так и повышение ее реакционной способности приводят к росту сдвиговой прочности композитов, однако количественное соотношение получить трудно.

Ухудшение механических свойств углепластиков после их выдержки при повышенной температуре является неожиданным результатом, так как первоначальные исследования Доксиса и др. [26] показали, что длительное кипячение в воде не приводит к резкому понижению прочности на изгиб при комнатной температуре (табл. 33). Кроме того, те же исследователи установили, что в процессе старения три 49 °С и относительной влажности воздуха 95—97% прочностные характеристики композитов Thornel-25 — ERL-2256 не снижаются (табл. 34). Кипячение в воде, замораживание и оттаивание также не вызывают существенного понижения сдвиговой прочности композитов при комнатной температуре

Лившиц и Ротем [60], изучая однонаправленные стеклопластики, установили временную зависимость прочности 'волокна при растяжении в продольном направлении. Существование такой зависимости объясняется релаксацией напряжений в смоле, приводящей к уменьшению эффективной длины волокна. Рухманн и By [79] обнаружили, что под воздействием растворителей, например бензола, процесс релаксации напряжений ускоряется и протекает, по-видимому, одновременно с пластикацией полимера. Релаксация нормальных напряжений сжатия на поверхности раздела может отрицательно сказаться на свойствах композита, но это зависит от степени влияния остаточной деформации на передачу напряжения. Поэтому вполне вероятно, что процесс релаксации .напряжений в смоле способствует понижению прочности волокнистых полимерных композитов, которое наблюдается при старении на воздухе, и, следовательно, необходимы дальнейшие исследования с целью определения действительной роли релаксации в процессе деструкции. Автор признателен фирме Gordon and Breach (Нью-Йорк) за разрешение воспользоваться рис. 1—7 и табл. 1—5, 10—15 и 17—22.

Усталостная трещина всегда возникает в той точке металла, где отношение местного напряжения к пределу выносливости металла самое низкое. Обычно эти точки находятся на поверхности детали. Объясняется это тем, что прочность металла по его поперечному сечению сравнительно одинакова, а максимальное напряжение при кручении или изгибе находится в крайних волокнах. Иная картина наблюдается при наличии трещин или других металлургических дефектов внутри материала. Эти дефекты приводят к понижению прочности материала в окрестности дефекта. В результате внутри детали развивается трещина, которая распространяется как в направлении к поверхности, так и к центру детали.