Поведении материала

Поведение различных латуней при горячей обработке своеобразно. Пластичные при комнатной температуре а-латуни оказываются в интервале 500— 700°С менее пластичными, чем Р-латуни., Хотя прочность а-латуни при комнатной температуре ниже, чем Р-латуни; при температурах выше 500°С р-латуни оказываются менее прочными и более пластичными. По этой причине для прокатки в горячем состоянии наиболее пригодны латуни с таким содержанием цинка (более 32—39%), чтобы при высокой температуре структура состояла бы из а + р- или р-кристаллов (см. рис. 441). Наоборот, для производства тонких листов и проволоки (т. е, для деформации в холодном состоянии) целесообразно применение латунной, обладающих максимальной пластичностью при комнатной температуре (т. е. однофазные а-латуни с содержанием цинка около 30%).

Так как электродные потенциалы играют очень большую роль в коррозионных процессах, то весьма важно знать значения этих потенциалов, а отсюда и действительную разность потенциалов между металлом и раствором электролита. Однако абсолютные значения потенциалов до сих пор не удалось определить. Нет достаточно надежных методов экспериментального измерения или теоретического вычисления абсолютных значений потенциалов, и вместо абсолютных электродных потенциалов измеряют относительные, пользуясь для этого так называемыми электродами сравнения. Этот принцип определения значений электродных потенциалов основан на том, что если определить э. д. с. коррозионных элементов, составленных последовательно из большинства технических металлов и какого-нибудь одного, одинакового во всех случаях электрода, потенциал которого условно принят за нуль, то измеренные э. д. с. указанных элементов позволят сравнить электрохимическое поведение различных металлов. В качестве основного электрода сравнения принят так называемый стандартный водородный электрод, представляющий

Коррозионное поведение различных металлов в почве. Наиболее распространенный металлический материал для подземных конструкций -это низколегированная сталь и чугун. В табл. 10 приведены скорости коррозии железа в почвах различной агрессивности и сравнительные данные по скорости коррозии в других природных средах.

В связи с решением задач по обеспечению надежности и долговечности работы бурильной колонны в условиях бурения нефтяных и газовых скважин необхо-дима оценка предельного состояния сталей бурильных труб с усталостными трещинами в условиях динамического и циклического приложенного напряжения. В процессе бурения скважин в бурильной колонне происходит постепенное накопление циклической повреждаемости, вызываемое высоким градиентом напряжений при ее работе. Поведение различных марок сталей бурильных труб по-разному сказывается на работоспособности и долговечности последних.

Таким образом, состояние атмосферы, типичное для данной местности, характеризуется своеобразным климатическим режимом и определяется в основном географическим расположением и рельефом местности. Знание закономерностей изменения климатических факторов дает возможность предвидеть величину атмосферной коррозии металлов в данном климатическом районе, анализировать результаты испытаний и предсказывать поведение различных конструкций, транспортных средств, машин, применяемых в тропических районах, в районах с аналогичными метеорологическими параметрами.

Результаты испытаний показали, что коррозионное поведение различных сплавов и узлов во влажном субтропическом районе зависит от условий их эксплуатации или хранения. Так, например, поверхность стали 1Х18Н10Т

Таким образом, на основе кобальта возможно образование КЭП, содержащих корунд, нитрид бора, бориды и другие вещества. Поведение различных порошкообразных частиц в сульфатном кобальтовом электролите аналогично поведению их в сульфатном никелевом электролите.

Рис. 39. Сравнительное коррозионное поведение различных металлов и сплавов при 16-летней экспозиции в медленно движущейся морской воде в Тихом океане вблизи Зоны Панамского канала (средняя глубина коррозии рассчитана по потерям массы) [40]: В — Монель 400; К — цинк; 1 — свинец; D — Си—30Ni—IFe; G — 5 %-ная алюминиевая бронза; Я — 6061 А1

СРАВНИТЕЛЬНОЕ КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ В ХОЛОДНОЙ И ГОРЯЧЕЙ МОРСКОЙ ВОДЕ [65]

Фирма «Exxone Research and Engineering Company» исследовала коррозионное поведение различных материалов в башенных охладителях и градирнях, использующих морскую воду [239]. В частности, было замечено следующее:

сорбитные. График на рис. 41 характеризует относительный прирост твердости при пластическом поверхностном деформировании для сталей с различными структурами [57]. Режимы и ^'эффективность упрочнения, влияние его на эксплуатационные свойства деталей зависят от физико-механических свойств материала деталей. Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих поведение различных сталей при упрочнении.

Например, напряжение порядка 35 кгс/мм2 вызовет разрушение через 1000 ч (т. е. при данной температуре Оюоо^Зб кгс/мм2), а напряжение, равное 20 кгс/мм2, за это же время вызовет деформацию, равную только 0,1% (т. е. при данной температуре ao,i/iooo=>20 кгс/мм2). Как видно, в логарифмических координатах зависимость напряжение — время имеет вид наклонных прямых. Но экспериментальные линии заканчиваются ЮОО-ч испытанием, а дальше прямые линии (слошные) продолжены экстраполяцией. Однако закономерность экстраполяции прямой за 1000 ч не доказана, поэтому надежные выводы о поведении материала при высокой температуре и большой продолжительности могут быть сделаны лишь на основе испытаний, длительность которых примерно равна рассчитываемому сроку службы детали (что практически не всегда возможно).

Цель испытаний состояла в получении дополнительной информации о дефектах материала сепараторов и их эволюции при действии рабочих и испытательных нагрузок. Заключения о возможности эксплуатации или необходимости ремонта аппаратов основаны на прочностных расчетах, при проведении которых наряду с прочими принимали во внимание данные акусти-ко-эмиссионных измерений. Применение АЭД показало отсутствие тенденции к подрастанию дефектов при нагружении штатным испытательным давлением (1,25Рр). Следует отметить, что хотя отношение испытательного давления к расчетному было достаточно высоким, максимальные значения номинальных напряжений значительно уступали величине предела текучести, что связано с особенностями конструирования и расчета на прочность сосудов, предназначенных для эксплуатации в се-роводородсодержащих средах. При испытаниях аппарата С-303 ставилась также задача контроля возникновения локальной пластичности металла в зоне вварки штуцера, что было необходимо для обеспечения корректности схемы расчета на прочность. Локальная пластичность не была обнаружена, что свидетельствует об упругом поведении материала при действии проектных нагрузок.

Наконец, предельную плотность энергии деформации для образцов, разрушающихся с шейкой, можно определить путем планиметрирования с определением площади под кривой "истинное напряжение - истинная деформация". При упругом поведении материала предельная плотность энергии деформации, определяется соотношением (4.9).

позволило решать различные задачи механики трещин при квазиупругом, уп-ругопластическом и пластическом поведении материала (в том числе и для наклонных трещин). В этом универсальность теории плотности энергии деформации по сравнению с другими теориями.

Наконец, для понимания различия характеристик К\с и б, и их возможностей в оценке материалов полезно провести следующую аналогию. Так же, как ов, SK, 8 (или \з) оценивают прочность и пластичность гладкого образца1), так и Кс, KI, и 6„ соответственно оценивают прочность и пластичность особых точек образца с трещиной. Эта аналогия помогает понять разницу в поведении материала, оцениваемую величинами KIC и бс.

Кратковременные испытания не характеризуют в полной мере свойство металлов и сплавов при высоких температурах, а дают лишь приближенные представления о их жаропрочности. На основании кратковременных испытаний на растяжение можно получить лишь представление о способности исследуемого материала к горячей обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке), а также о поведении материала деталей в начальный период их работы, например, в реактивном двигателе при старте самолета или космического корабля.

Рис. 16. Рациональное определение кривой циклического деформирования при немонотонном поведении материала

Статические испытания на растяжение относятся к самым распространенным видам испытаний. Это объясняется тем, что, во-первых, при сравнительно простом оборудовании в исследуемой зоне образца можно создать однородность напряженного состояния для всех его точек и, во-вторых, по механическим характеристикам материала, полученным при статическом испытании на растяжение, часто можно судить и о поведении материала при других видах деформации.

одноосного нагружения путем изгиба, растяжения или изгиба с вращением образцов. Однако тензометрирование в полете воздушных судов гражданской авиации [12] указывает на существенную роль двухосного напряженного состояния с переменным соотношением компонент главных напряжений от одного этапа полета к другому. Может одновременно меняться частота, форма цикла, температура окружающей среды и прочее. Следовательно, в эксплуатационных условиях необходимо осуществлять управление ростом трещин в условиях многокомпонентного или многопараметрического воздействия. Реакция материала на это воздействие в виде скачка трещины в цикле нагружения становится интегральной характеристикой энергетических затрат в условиях многопараметрического воздействия. Перейти в такой ситуации от информации о поведении материала в лабораторных условиях опыта к условиям эксплуатационного нагружения можно только на основе теории подобия. Поведение материала подобно, если сохраняется неизменным ведущий механизм усталостного разрушения при разнообразном сочетании условий внешнего воздействия. Фактически речь идет о рассмотрении поведения материала как некоторой самоорганизующейся системы, когда в ней происходит распространение усталостной трещины. Самый важный для практики принцип самоорганизации состоит в том, что до достижения некоторых критических условий несущая способность материала с развивающейся усталостной трещиной остается неизменной. Следует, правда, оговориться, что речь идет об области многоцикловой усталости. В такой постановке вопроса необходимо использование нового научного направления — синергетики, созданного Хакеным [13,14] и развиваемого применительно к анализу поведения металлов В. С. Ивановой [15,16]. Указанное научное направление изучает открытые системы, эволюция которых во времени происходит при непрерывном обмене энергией с окружающей средой в направлении уменьшения энтропии. Переходы от одних способов протекания процессов эволюции к другим реализуются дискретно в соответствии с упорядоченной иерархией процессов самоорганизации. Обмен энергии реализуется на разных мае-

Все различия в поведении материала в момент перехода к статическому проскальзыванию могут быть охарактеризованы через два параметра: зону пластической деформации перед страгиванием трещины и зону вытягивания, определяющую интенсивность процесса пластического затупления вершины трещины. Зона вытягивания характеризуется двумя параметрами высотой hst и шириной dst [61, 80-91]. Оба указанных размера пропорциональны раскрытию вершины трещины, и применительно к высоте в общем случае записывают

было показано выше, в совокупности могут быть учтены в поведении материала через изменение его предела текучести.