Повышения стойкости

Повышение несущей способности. Несущую способность болтовых соединений можно значительно повысить рациональным выбором силы затяжки, а также соотношения упругости болтов и стягиваемых детален (см. раздел 10). Затяжка, увеличивая среднее напряжение цикла, снижает коэффициент амплитуды а и уменьшает циклическую долю нагрузки, хотя н за счет повышения статической. При достаточно сильной затяжке (при а < 0,3) нагрузка делается почти полностью статической. Для предотвращения релаксации следует снижать напряжения: рабочие в стержне болта, смятия на опорных поверхностях, смятия и изгиба в витках резьбы. Напряжения в резьбе уменьшают увеличением диаметра резьбы и высоты гайки.

где к — коэффициент контактного упрочнения мягкой прослойки, характеризующий степень повышения статической прочности мягкого металла, работающего в составе соединения Т-М-Т, по сравнению с уровнем его прочности в свободном состоянии ((Зет"), при условии полной его реализации (отсутствии вовлечения основного металла Т в пластическую деформацию)

В настоящей книге рассмотрены некоторые общие принципы повышения .прочности конструкционных материалов, структурные факторы, вызывающие эффект упрочнения при комбинированном термомеханическом воздействии, а также разработанные на этой основе технологические методы повышения статической и циклической прочности и жаропрочных свойств металлов и сплавов.

Наконец, самый главный недостаток, относящийся уже не к области технологии, а к самой природе упрочнения, получаемого в результате как НТМО, так и ВТМО, заключается в том, что при рабочих температурах службы деталей выше 200— 300° эффект упрочнения неизбежно снижается либо полностью исчезает. Причиной этого является то, что достижение высокой прочности методом ТМО связано с получением конечного мета-стабильного структурного состояния. В определенной области температур упрочненные стали и сплавы могут пребывать в этом состоянии весьма длительное время, однако при повышенных, а тем более при весьма высоких температурах начинается распад метастабильного структурного состояния и происходит процесс разупрочнения. Таким образом, ТМО, будучи эффективным средством повышения статической и динамической прочности сталей, предназначенных для службы при обычных температурах, как правило, оказывается малопригодной для деталей, работающих длительное время при повышенных и высоких температурах.

Рассматривая, однако, структурные изменения при ТМО, необходимо отметить, что в результате такой обработки, в отличие от МТО, наиболее существенно изменяется энергетический параметр п, характеризующий среднюю энергию, поглощаемую каждым единичным объемом при нагружении. Резкое повышение статической прочности, вызванное возрастанием параметра п, вследствие роста интенсивности поглощения энергии сопровождается в то же время сильным увеличением степени искаженности решетки материала в упрочненном состоянии. Это усиливает метастабильность получаемого структурного состояния, вследствие чего эффект упрочнения оказывается неустойчивым при повышенных температурах и больших сроках службы стали. Поэтому ТМО целесообразно применять главным образом для повышения статической прочности при кратковременных нагрузках. Таким образом, относительное влияние каждого из энергетических параметров п и Vs на получаемое в результате термомеханического воздействия упрочненное состояние металла оказывается различным, и это различие предопределяет поведение материала при дальнейшей службе. Структурно-энергетический подход позволяет (с помощью указанных параметров) дифференцированно оценивать факторы упрочнения с учетом конкретных условий эксплуатации металла.

132. М. Г. Лозинский, E. H. Соколков. Способ повышения статической и динамической прочности изделий из аустенитных сталей и жаропрочных сплавов. Бюллетень изобретений, 1959, № 21.

где к — коэффициент контактного упрочнения мягкой прослойки, характеризующий степень повышения статической прочности мягкого металла, работающего в составе соединения Т-М-Т, по сравнению с уровнем его прочности в свободном состоянии ((За"), при условии полной его реализации (отсутствии вовлечения основного металла Т в пластическую деформацию)

Так как имеется возможность резкого повышения статической прочности, жесткостных и усталостных характеристик, представляется целесообразным рассмотреть следующие вопросы: во-первых, почему процесс внедрения композиционных материалов зачастую медлителен и, во-вторых, какие наиболее важные проблемы препятствуют широкому распространению разрабатываемых композиционных материалов.

Повышение прочности стали могло быть достигнуто только увеличением содержания углерода, но многочисленными работами основных материало-ведческих институтов страны было показано, что компенсировать легированием понижение пластичности и снижение сопротивления разрыву, а вместе с ними и падение конструктивной прочности, т. е. прочности, реализуемой в конструкции, невозможно. Поэтому легирование высокопрочных сталей имело целью лишь решение отдельных задач, например обеспечение прокаливаемое™ при заданном сечении. Эта проблема приобрела существенное значение, во-первых, с ростом объема и веса деталей из высокопрочных сталей (так, даже в авиации стали применяться стальные поковки весом в несколько тонн) и, во-вторых, в связи с дальнейшим повышением уровня прочности в других отраслях машиностроения, где и ранее были достаточно крупные сечения изделий — в судостроении, артиллерийской технике. Путем легирования предусматривалось также улучшение качества сварных соединений из высокопрочной стали и осуществление ряда более частных задач повышения статической выносливости и температурной стабильности, варьирования предела текучести, обеспечения воздушной закалки и т. д.

— снижение содержания углерода в сталях при повышении содержания никеля и марганца для повышения статической прочности;

Повышение несущей способности. Несущую способность болтовых соединений можно ' значительно повысить рациональным выбором силы затяжки, а также соотношения упругости болтов и стягиваемых. деталей (см. раздел 10). Затяжка, увеличивая среднее напряжение цикла, снижает коэффициент амплитуды а и уменьшает циклическую долю нагрузки, хотя и за счет повышения статической. При достаточно сильной затяжке (при «< 0,3) нагрузка делается почти полностью статической. Для предотвращения релаксации следует снижать напряжения: рабочие в стержне болта, смятия на опорных поверхностях, смятия и изгиба в витках резьбы. Напряжения в резьбе уменьшают увеличением диаметра резьбы и высоты гайки.

При сварке этих сталей обычно обеспечиваются достаточно высокие механические свойства сварного соединения и поэтому в большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования в нем закалочных структур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла против кристаллизационных трещин может потребоваться предварительный подогрев до температуры 120—150° С.

Для повышения стойкости швов к межкристаллитной коррозии и создания и их металле аустенитно-ферритпой структуры при сварке их обычно легируют титаном или ниобием. Однако титан обладает высоким сродством к кислороду и поэтому при способах сварки, создающих в зоне сварки окислительную атмосферу (ручная дуговая сварка, сварка под окислительными флюсами), выгорает в количестве 70—90%. Легирование швов титаном возможно при сварке в инертных защитных газах, при дуговой и электрошлаковой сварке с использованием фторидных флюсов. В металле швов содержание титана должно соответствовать соотношению Ti/C > 5. Ниобий при сварке окисляется значительно меньше и его чаще используют для легирования шва при ручной дуговой сварке. Его содержание в металле шва должно соответствовать Nb/C > 10. Однако он может вызвать появление в швах горячих трещин.

При обработке деталей из хрупких и твердых материалов для повышения стойкости резца следует назначать меньшие значения угла у, иногда даже отрицательные. При обработке деталей из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.

3) нанесение на металлы кислотостойких защитных покрытий: металлических (например, кремния термодиффузионным методом для повышения стойкости углеродистых сталей в HNO3 и НС1, толстослойное свинцевание для повышения стойкости углеродистых сталей в H2SO4, плакирование углеродистых и низколегированных сталей нержавеющей хромистой или хромоникелевой сталью); неметаллических органических (полиэтилена, фторо-пласта-3, эпоксидных, каучуковых); неорганических (кислотостойких эмалей).

Повышения стойкости металлов против коррозионной усталости достигают: а) устранением вредных переменных напряжений, если они не эксплуатационные, а случайные; б) созданием в поверхностном слое металла сжимающих напряжений, например

Резьба метрическая (см. рис. 1.2) получила свое название потому, что все ее размеры измеряются в мм (в отличие от дюймовой резьбы, размеры которой измеряются в дюймах). Вершины витков и впадин притуплены по прямой или по дуге окружности, что необходимо для уменьшения концентрации напряжений, предохранения от повреждений (забоин) в эксплуатации, повышения стойкости инструмента при нарезании.

Явление пассивности металлов имеет большое практическое значение, так как коррозионная стойкость многих конструкционных металлов и сплавов определяется их способностью к пассивированию в определенных условиях. Для повышения стойкости некоторых металлов в технике широко используется способ искусственного пассивирования.

Хромоникельмолибденовые стали. Для повышения стойкости хромоникелевой стали в неокислительных средах в качестве легирующих присадок обычно вводят такие компоненты, которые сами по себе являются в этих средах более устойчивыми, чем железо и хром. К таким элементам следует отнести никель, медь, молибден, кремний и некоторые другие.

Очистка сказочно-охлаждающей жидкости* Для обеспечения высокого качества обработанной поверхности и повышения стойкости кругов большое значение имеет очистка рабочей жидкости от отходов абразива и металла. Для очистки рабочей жидкости применяют магнитные сепараторы. Для тонкой очистки используют центрифуги. При достаточной величине центробежной силы отфильтровываются как металлические, так и абразивные частицы.

обработка ведется на более высоких скоростях резания, так как при многорезцовом точении скорость резания занижается для повышения стойкости резцов до 3 ...4 ч.

Рабочее колесо состоит из верхнего и нижнего ободов и лопастей. Последовательность и содержание основных этапов пронесся изготовления показаны на рис. 10.10, а—с. Верхний обод выполнен из двух литых заготовок стали 20 ГС Л с максимальной толщиной 500 мм (рис. 10.10, а). Отливки проходят предварительную механическую обработку по всем поверхностям, за исключением поверхности по наружному диаметру. Затем заготовки собирают в кольцо и устанавливают в вертикальное положение под электрошлаковую сварку. Для компенсации перан'кг,;-, ппости поперечной \еадкп по длине шва зазор в нижней части стыка задают в пределах 25... 27 мм, а в верхней — 50...54 мм. После сварки верхний обод подвергают высокому отпуску и передают на механическую обработку, где внутреннюю поверхность обода обрабатывают окончательно, а остальные поверхности — с припуском. Лопасти рабочего колеса выполняют кокильной отливкой из стали 20ГСЛ. Требуемую точность формы обеспечивают рубочными и наплавочными работами с проверкой по пространственному шаблону и последующей шлифовкой. Для повышения стойкости против кавитационного износа часть выпуклой поверхности лопастей облицовывают топким слоем нержавеющей стали сваркой взрывом. После механической обработки торца, примыкающего к верхнему оболу, лопасти поступают на сборку.