Повышение механической

Эффект улучшения, т. е. повышение механических свойств стали после двойной обработки, наблюдается лишь при отпуске до температур, при которых сохраняется ориентация по мартенситу. Типичные структуры конструкционной улучшаемой стали показаны на рис. ЗОО.а, б.

Легированная сталь с 0,2 % С, 0,5 % Мо и 0,003 % В обладают высокой устойчивостью аустенита, что приводит к образованию при охлаждении на воздухе структуры бей пита. Такая сталь имеет а„,2 = 450 МПа при хорошей пластичности. Повышение механических свойств и снижение порога хладноломкости низкоуглеродистых сталей (Т50 = —50 °С), содержащих Мп, V, Mo, Nb и N (—0,01 %), может быть достигнуто после контролируемой прокатки.

Наибольшее повышение механических свойств достигается в результате одновременной присадки нескольких легирующих элементов. Лучший эффект дает легирование стали элементами в следующих сочетаниях: Ni+Cr; Mn+Cr; Ni + Mo; Ni+Cr+Mo; Ni + Cr + W; Mn-f-Cr-fMo; Mn+Cr-f Ti. Причем Mn, Si и Cr в отличие от Ni и Мо являются недефицитными.

Повышение механических свойств чугунов позволяет применять их вместо сталей для деталей, работающих в условиях значительных переменных напряжений. Характерным примером таких деталей являются коленчатые валы двигателей многих современных тракторов и автомобилей. В коленчатых валах пониженные механические свойства чугунов по сравнению с таковыми для термически обработанных сталей компенсируются более совершенной формой литых валов, существенно меньшей чувствительностью к концентрации напряжений, большим демп-

В настоящее время промышленность располагает разнообразием комплексно-легированных порошковых (спеченных) сталей, имеющих от 5 до 10% дефицитных легирующих добавок (Л. Э.). Эффективность же применения таких больших содержаний Л. Э. зачастую низка, что связано с неоднородностью по химсоставу и структуре. При этом основная доля Л. Э. не «работает» на повышение механических свойств, а; напротив, плохо растворяясь в основе, образует дефекты структуры, ведет к нестабильности свойств. На процессы структурообразования и гомогенизации спеченных сталей влияют нпряду с многими факторами вид и способы введения легирующих присадок. Изменяя эти факторы в требуемом направлении,.можно интенсифицировать процесс спекания, снизить степень химической и структурной неоднородности.

на пластические свойства соединения (\)/м, Ом) не скажется на достоверности получаемых результатов по оценке несущей способности оболочковых конструкций. Предположим, что оболочковая конструкция ослаблена мягкой прослойкой, механические характеристики металла которой в исходном состоянии равны: v/M = 50 %, 8М = 25 %, а у м = а" /а" = 0,8. Относительная толщина мягкой прослойки к < кк обеспечивает снижение деформационных характеристик на 50 % (ум(к) = 25 %, 5М (к) = 12,5 %) и повышение механических (а"(к), о"(к)) в 1,5 раза. Так как изменение характеристик стт и ов не сказывается на параметре ум = стт (к) /0в (к) (°т(к) и ств(к> возрастают практически пропорционально /2, 76/), то основное влияние контактно-

Материал криолон наряду с дисперсными наполнителями (MoS2> бронза) содержит волокнистый наполнитель в виде измельченных углеродных волокон, что обеспечивает повышение механических свойств и теплопроводности, а также снижение интенсивности изнашивания, особенно в области низких температур. Общим для материалов этого типа является снижение коэффициента трения и износостойкости при повышении температуры. Криолон сохраняет работоспособность при температурах от -200 до +200°С.

Термическая обработка, основанная на фазовой перекристаллизации, в первом случае называется отжигом второго рода, а обработка согласно второму случаю называется закалкой. Отжиг второго рода для систем сплавов, аналогичных рассматриваемой, применяют для перекристаллизации структуры сплава (например, после литья, ковки), уменьшения внутренних напряжений и прочности сплавов (например, перед обработкой резанием). Фазовая перекристаллизация при несколько ускоренном охлаждении (например, на воздухе) называется нормализацией. Этот вид обработки применяют в тех же случаях, что и отжиг; однако нормализация может быть и окончательной термической обработкой, поскольку она вызывает некоторое повышение механических свойств сплава1.

У сплавов системы Си — Sn наиболее существенное повышение механических свойств отмечено при содержании 5—10% Sn, т. е. у

При кристаллизации под давлением 0,5 и особенно 2 МН/м2 происходит значительное повышение механических свойств сплавов АЛ27-1 и АЛЗМ по сравнению со свойствами отливок, полученных при атмосферном давлении.

Необходимо отметить, что уменьшение давления даже в 25000 раз (с 105 до 4 Па) все же не устраняет воздействия внешней среды, поскольку при дальнейшем улучшении вакуума до 7-10~3 Па наблюдается повышение механических свойств. Следовательно, испытание меди при повышенных температурах в вакууме более 7-IQ-3 Па нельзя считать проведенными в условиях, исключающих воздействие внешней среды.

Напряжения в решетке, вызванные наклепом или фазовыми превращениями, измельчение зерна и другие отклонения от равновесного состояния вызывают повышение коэрцитивной силы. Это значит, что изменения в строении, вызывающие повышение механической твердости, повышают и магнитную твердость (коэрцитивную силу). Этим оправдывается применение терминов: магнитная твердость или мягкость.

Повышение механической прочности металлов при обработке в растворах, содержащих ингибиторы, представляет собой новый и, по-видимому, весьма сложный эффект. Его нельзя свести к эффекту Иоффе — упрочнению тердых тел в процессе их растворения (например льда в воде) за счет «залечивания» дефектов поверхности, по которым обычно начинается разрушение, поскольку при растворении (коррозии) металла в водной среде наблюдается не упрочнение, а, наоборот, потеря прочности. Упрочнение металла происходит только в тех случаях, когда растворы содержат ингибиторы, причем не любые, а вполне определенные. Этот эффект представляет собой явление в известном смысле противоположное тому, которое было

5.Эффективное сопротивление изнашиванию поверхностей трения в условиях высоких температур оказывают теплоустойчивые металлы, которые способны сохранять свою исходную структуру и твердость при высоком нагреве, а также интенсивный отвод тепла в тончайших поверхностных объемах металлов с зоны максимальных температур вглубь металла или в окружающую среду. Повышение механической прочности, твердости поверхностных слоев металлов не оказывает действенного сопротивления изнашиванию в условиях схватывания второго рода.

На рис. 295 представлено применение схемы редуктора Джемса для реализации передаточного отношения 100 при работе на ускоренный ход. Как видим, понадобилось две ступени, чтобы получить заданное сравнительно небольшое передаточное отношение 100. Поэтому можно сделать вывод, что хотя отказ от использования для передачи движения точкой, лежащей вблизи мгновенного центра, влечет за собой повышение механической отдачи, но при этом снижается кинематический эффект передачи.

Стекло — аморфный изотропный, твердый и хрупкий термопластами и, в большей или меньшей мере, прозрачный материал, получаемый в результате переохлаждения расплава различных стеклообразующих компонентов. По назначению стекло подразделяют на техническое, строительное и тарно-бытовое. Техническое стекло: оптическое, светотехническое, химико-лабораторное, медицинское, электротехническое, автотранспортное, приборное, защитное, электро-, тепло-, и звукоизоляционное, сцинтилляционное, люминесцентное, а также растворимое, стекловолокно и ткани из него, стеклопластики и др. В зависимости от исходного сырья стекло различают: силикатное (на основе двуокиси кремния), алюмосиликатов (окись алюминия и двуокись кремния), боросиликатное (борный ангидрид и двуокись кремния), бороалюмосшшкат-пое, алюмофосфатное, силикотитанатное, силикоцирконатное. Введение в состав шихты окислов металлов и других веществ придает стеклам особые свойства. Дополнительной обработкой — отжигом обеспечивается снятие внутренних напряжений в стеклянных изделиях, закалкой достигается значительное повышение механической прочности и термической стойкости, выдерживанием по определенному режиму нагрева (кристаллизацией), обеспечивающим частичный переход стекла в кристаллическое состояние,— образование ситаллов.

одинаковой. Если по конструктивным соображениям неизбежны разные толщины сечений, не следует допускать резких переходов от одной толщины стенок к другой и острых углов и граней. Толщина сплошных сечений элементов детали должна быть не более 10—11 мм. Наиболее приемлемая толщина стенок 1,5—3 мм. Минимальная толщина стенок у малогабаритных деталей может быть принята равной 0,5 мм. Повышение механической прочности детали достигается применением ребер жесткости, а не увеличением толщины ее стенок. Ребра жесткости также являются наиболее действенной мерой против коробления детали. В деталях с отверстиями минимальные толщины перемычки Ь и толщины дна Н у глухих отверстий (фиг. 1) рекомендуются следующие.

Свой котел (фиг. 1-1) Ползунов изготовил из меди, что объясняется трудностью уплотнения железного котла при тех возможностях, которые соответствовали развитию техники в XVIII в. Ползунов сократил по возможности поверхность плоских стенок и придал вершей части котла вид выпуклого днища. Этим достигалось не только повышение механической прочности, но и увеличение высоты 'парового пространства и, следовательно, снижение влажности пара. •Нижняя половина котла имела форму опрокинутого усеченного конуса, а нижняя стенка -форму.

Еще один из биосовместимых и биоактивных материалов — это гидроксиапатит Са10(РО4)б(ОН)2. Он используется как индивидуально, так и в составе полимерных, стеклянных, углеродных и других композитов для изготовления искусственных имплан-татов, наполнителей костных дефектов, создания покрытий на металлических имплантатах, для пломбирования зубов и т. д. Одна из основных проблем для материалов этого типа — повышение механической прочности и трещиностойкости. По этим показателям гидроксиапатитовые изделия значительно уступают человеческой костной ткани, которая тоже примерно на 70 % состоит из гидроксиапатита (остальное — это белковые волокна (20 %) и вода). Использование ультрадисперсных порошков при получении гидроксиапатита позволяет повысить прочность и снизить температуру спекания (что важно, поскольку при высоких температурах это соединение разлагается), но в целом проблема реализации наноструктуры с высокими механическими свойствами применительно к Саю(РО4)б(ОН)2 остается пока нерешенной. Следует отметить, что практически все или во всяком случае многие из природных биоматериалов (например, костные ткани, материалы зубов, кожи и т. п.) по своим физико-химическим и физико-механическим свойствам, не говоря уже о биологических характеристиках, пока значительно превосходят их искусственные аналоги и в этом отношении наноструктурные подходы являются особенно ценными.

Разумеется, механическая прочность глазури имеет несомненное значение, но объяснять повышение механической прочности фарфора только прочностью глазурного покрытия нельзя. Если бы было так, то механическая прочность глазурованного фарфора определялась бы суммой механической прочности собственно керамики и глазурного слоя, пропорционально их толщинам. Тогда повышение прочности, при относительно ничтожной толщине глазури (не выше 0,2 мм) было бы практически незаметно. Наконец, прочность изделий увеличивалась бы по мере увеличения толщины глазурного слоя. Однако опыт Герольда (рис. 14) показывает, что из трех примененных им глазурей —

Академик А. А. Лебедев [15] доказал, что закаленное состояние силикатного стекла характеризуется не только наличием в нем внутренних напряжений, но и особым состоянием его внутренней структуры. Отсюда ясно, что дело заключается не в полном отсутствии напряжения и не столь в прочности собственно глазури (хотя она и имеет значение), а в особом состоянии поверхности глазури, обусловливаемом равномерностью распределения напряжений, которые неизбежно возникают и существуют в глазурном покрытии. Повышение механической прочности изделий, повидимому, зависит от нашего умения добиться равномерности распределения напряжений. Важным фактором в этом отношении является создание контактного слоя (см. выше). Справедливость подобного объяснения подтверждается упомянутым выше опытом Герольда, который показал, что снятие промежуточного метаморфизированного слоя на 0,6 мм во всех случаях снижало прочность образцов, в то время как полное удаление только глазури во всех случаях дало значения прочности, близкие к прочности глазурованных образцов.

Присадка в глазурь кремнезема в виде песка заметно повышает термическую стойкость фарфора. Это, очевидно, также связано с тем, что SiO2 понижает коэффициент термического расширения глазури и повышает механическую прочность изделий. Незначительные добавки MgO также заметно повышают термическую стойкость образцов, хотя коэффициент термического расширения при этом практически не изменяется. Здесь, очевидно, сказывается повышение механической прочности и упругих свойств глазури, которые ей сообщает окись магния.

Напряжения в решетке, вызванные наклепом или фазовыми превращениями, измельчение зерна и другие отклонения от равновесного состояния вызывают повышение коэрцитивной силы. Это значит, что изменения в строении, вызывающие повышение механической твердости, повышают и магнитную твердость (коэрцитивную силу). Этим оправдывается применение терминов: магнитная твердость или мягкость.