Пониженную прочность

Сталь 5ХГМ имеет пониженную пластичность (\) = 30-%) и вязкость (а„ =3-н4 кгс-м/см2)—естественное следствие замены никеля марганцем.

Для каждой марки сталей необходимо выбирать определенную суммарную уковку, чтобы получить хорошее качество поковок. Ввиду того что высоколегированные стали имеют пониженную пластичность, нужно выбирать такие приемы ковки, при которых значительно снижаются растягивающие напряжения. Например, протяжку целесообразно выполнять в вырезных бойках. Особенно осторожно следует ковать литую заготовку, так как литая структура менее пластична, чем деформированная.

Прочность и твердость шва, как правило, ниже, чем у основного металла. Это объясняется тем, что для предотвращения дефектов в сварном шве сварку многих сталей и сплавов выполняют менее легированными сварочными материалами, чем основной металл. Крупнозернистая литая структура обусловливает пониженную пластичность шва. Пониженная пластичность может быть также связана с повышенным содержанием газов.

Серебро чистотой 99,99 % после. п> рячего выдавливания обладает очень хорошей пластичностью (рис. 16) [1]. Литое серебро такой чистоты имеет пониженную пластичность при 600—650 °С, что следует отнести за счет сегрегации примесей по границам зерен.

При низких температурах относительное удлинение титана уменьшается (табл. 22). Однако пониженное удлинение характерно для загрязненного титана. Иодидный титан имеет пониженную пластичность лишь при гелиевой температуре. При дальнейшей очистке иодидного титана его удлинение повышается до 61 % (рис. 33).

Молибден, содержащий 0,008 % С, при промежуточных температурах имеет пониженную пластичность и некоторое отклонение на кривой временного сопротивления. Введение титана улучшило пластичность и выровняло эту кривую. Пластичность молибдена, содержащего, кроме титана, цирконий, а также изготовленного методом порощКРЭой метал-

(al,a-,,a3), не отражающего всех особенностей работы металла в условиях эксплуатации конструкций. Следовательно, прогнозировать влияние того или иного вида напряженного состояния на работоспособность материала приходится на основании очень ограниченной информации. Восполнить этот пробел позволяет привлечение для анализа некоторых экспериментально установленных фактов и представлений о поведении материала в экстремальных точках пространства напряжений. Например, результаты многочисленных исследований поведения материалов в условиях всестороннего давления, а также известные представления о роли межатомных сил связи в процессе разрушения позволяют предположить, что либо при всестороннем равном сжатии разрушение вообще невозможно, либо для развития повреждений в этих условиях требуется гораздо больше усилий, чем при всестороннем равном растяжении. Следует также иметь в виду экспериментально установленный факт: в ряде случаев, особенно если исследуемый материал имеет пониженную пластичность, в области двухосных растяжений (ст[>0; <т2>0; <т3=0) сопротивление разрушению меньше, чем при одноосном растяжении, например, испытания [86] стали Х18Н9Т и углеродистой стали при отрицательной температуре [87].

Наибольшей технологич. пластичностью обладает сплав МА2-1. Из него можно изготовлять все виды деформированных полуфабрикатов. В нагретом состоянии он подвергается различным операциям листовой штамповки. Объемной штамповкой можно изготовлять детали сложной формы; ограниченно применять свободную ковку. Сплав хорошо сваривается аргонодуговой сваркой, прочность сварных соединений составляет 90—100% прочности основного материала. Сплав МАЗ средне пластичен. Прокатка листов из него не рекомендуется, а объемной штамповкой можно изготовлять детали по форме средней сложности, свободная ковка не рекомендуется. Сплав удовлетворительно сваривается. Сплав МА5 имеет пониженную пластичность, свободной ковкой не обрабатывается; штамповкой изготовляются детали простой формы. Сварка применяется ограниченно. Сплав ВМ65-1 при прессовании и штамповке имеет достаточно высокую пластичность. Пригоден для изготовления профилей и штамповок сложной формы, можно применять простые операции свободной ковки. Сплав не сваривается. Пластичность сплава МАЮ одинакова со сплавом МА5. Прессование и штамповка из него деталей сложной формы не вызывают затруднений. Сплав сваривается аргонодуговой и контактной сваркой. Ковку и штамповку М. с. д. в. следует производить на гидравлич. прессах, хуже — на мехапич. и в крайнем случае — под падающими молотами. Применение молотов двойного действия не рекомендуется. Все М. с. д. в. отлично обрабатываются резанием.

Трубы из спеченного молибдена обычно имеют низкую плотность, пониженную пластичность в рекристаллизованном состоянии и поэтому находят ограниченное применение. Трубы из чистого литого молибдена ввиду низкой темп-ры рекристаллизации не могут быть использованы в конструкциях, работающих при темп-ре выше 800°.

Латуни, содержащие примерно до 30% Zn (по структуре это однофазные сплавы), более пластичны; дальнейшее увеличение содержания цинка повышает прочность латуни (двухфазные сплавы), но ее пластичность резко уменьшается. Другие легирующие элементы (алюминий, марганец, кремний и др.) еще более повышают прочность и твердость латуни, уменьшая пластичность. Изменение свойств латуни при разном содержании цинка и других легирующих элементов объясняется изменением ее структуры. Латуни, состоящие из а-твердого раствора, обладают высокой пластичностью; (a -f- р)-латуни имеют высокую прочность и твердость, но пониженную пластичность. Латуни, содержащие до 10% Zn, иногда называют томпаками, а от 10 до 20% Zn — полутомпаками.

Однофазные сплавы имеют высокие пластичные свойства и хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии. Двухфазные сплавы отличаются повышенной прочностью, но имеют пониженную пластичность. Они могут быть обработаны давлением только в горячем состоянии. Влияние алюминия на механические свойства бронз показано на рис. 6.

Понижение порога хладноломкости и увеличение содержания волокна (%) .в изломе приводит к повышению механических свойств. Наиболее простым решением вопроса является введение в сталь никеля, элемента, — понижающего температуру перехода в хладноломкое состояние и поэтому увеличивающего долю волокна в изломе в высокопрочной стали. В связи с этим улучшаются вязкие свойства, однако в обычных сталях нельзя увеличить содержание никеля свыше 4%, так как появляется остаточный аустенит (имеющий пониженную прочность, а продукты его распада пониженную вязкость), понижается точка Aci и нельзя провести высокий отпуск. Решение задачи применения высоконикелевой стали состояло в одновременном легировании стали никелем и кобальтом. Кобальт повышает мартенситную точку (рис. 303) и уменьшает поэтому количество остаточного аустенита (рис. 303,6). Одновременно кобальт повышает точку Aci и позволяет провести операцию высокого отпуска.

Более высоким комплексом механических свойств при 600°С обладает сталь 5ХНМ. Стали 5ХГМ и 5ХНСВ превосходят сталь 5ХНМ по горячей прочности, но уступают ей по вязкости (в этом сказалось влияние марганца и кремния). Сталь 5ХНТ не содержит молибдена или вольфрама (задерживающих процессы распада мартенсита) и имеет при 600°С пониженную прочность.

Спталлы отличаются от силикатных стекол характером процесса кристаллизации. В то время как процесс кристаллизации силикатных стекол является преимущественно гомогенным и неуправляемым (что приводит в конечном счете к образованию неоднородной крупнокристаллической структуры у закристаллизованного стекла, которое приобретает пониженную прочность и термостойкость), в ситаллах удается осуществить управляемую кристаллизацию, которая развивается равномерно во всем объеме стекла и дает возможность получать закристаллизованные материалы с весьма однородной микрокристаллической структурой п прекрасными свойствами.

Зона столбчатых кристаллов обладает высокой плотностью, так как в ней почти нет газовых пузырей и раковин. Однако в участках стыка столбчатых кристаллитов, особенно растущих от разных поверхностей, металл имеет пониженную прочность, и при последующей обработке давлением (ковке, прокатке и т. д.) в них могут возникнуть трещины. Поэтому для сравнительно малопластичных металлов, в том числе и для стали, развитие столбчатых кристаллитов нежелательно. Наоборот, для получения более плотного слитка у пластичных металлов (например, меди и ее сплавов) желательно распространение зоны столбчатых кристаллитов по всему объему слитков; вследствие высокой пластичности таких сплавов исключается разрушение слитка при обработке давлением. При фасонном литье стремятся получить мелкозернистую равноосную структуру.

Пониженную прочность и жесткость тонколистовых конструкций компенсируют приданием скорлупчатых или сводчатых форм, выдавливанием рельефов, отбортов-кой, введением связей, приваркой профилей жесткости.

Конструирование детален из легких сплавов. Пониженную прочность и жесткость легких сплавов компенсируют увеличением сечений, моментов

У деталей, подвергающихся механической обработке, ослабление на .участках переходов наступает в результате перерезания волокон, полученных при предшествующей горячей обработке заготовки давлением. У литых деталей участки переходов, как правило, ослаблены литейными дефектами, вызванными нарушениями структуры при кристаллизации металла и охлаждении отливки. В этих участках обычно сосредоточиваются рыхлоты, пористость, микротрещины и возникают внутренние напряжения. У кованых и штампованных деталей участки переходов имеют пониженную прочность вследствие вытяжки металла на этих участках.

Если нагрузка динамическая, то величину N нужно снизить примерно в 2 раза. При 'установке стопоров в корпуса из легких сплавов надо, учитывая пониженную прочность этих сплавов на смятие, уменьшать величину N в 3—4 раза.

Верхний бейнит имеет пониженную прочность и невысокие пластичность и вязкость из-за относительно больших размеров составляющих структуры и повышенного количества нераспавшегося АО. Нижний бейнит, особенно образовавшийся при температурах на 50. ..100 К выше Тм.„, наоборот, обладает благоприятным сочетанием указанных свойств.

Чугуны. Рекомендуются серые чугуны СЧ 20, СЧ 35 и высокопрочный чугун ВЧ 30-2. Они хорошо противостоят усталостному выкрашиванию при плохой смазке, но имеют пониженную прочность при изгибе. Применяются для изготовления крупногабаритных колес тихоходных открытых передач.

При закалке полиморфное превращение осуществляется по мартенситному типу, сопровождающемся образованием метастабильных фаз (а', а", со), или после закалки образуется р-фаза (в системе титановых сплавов), или у-фаза (в системе сплавов на основе железа), которые, будучи неустойчивыми, претерпевают превращения при нагреве (старение, отпуск). У сплавов на основе титана а' -фаза по свойствам значительно отличается от мартенсита стали; она имеет пониженную прочность и повышенную пластичность.