Поверхности исследуемых

С использованием методов растровой электронной микроскопии, метода скользящего пучка рентгеновских лучей и измерения микротвердости исследованы процессы самоорганизации дислокационной в субзеренной структуры в приповерхностных слоях и внутренних объемах технически чистого рекристоллизованного Мо при статическом растяжении и влияние магнетронного покрытия Мо-45, 8Re-0,017C на особенности протекания этих процессов вблизи поверхности. Исследования проводили на образцах, растянутых до деформаций, соответствующих пределу пропорциональности, нижнему пределу текучести и пределу прочности.

Прирабатываемость. Пористые железографитовые подшипники прирабатываются немного лучше литой бронзы, значительно лучше ее заменителей и приблизительно одинаково с баббитом Б83. Так, при испытании втулок с окружной скоростью 2,2 м/сек при обильной смазке и ступенчатом возрастании нагрузки (через 3 к/7 см2) до 16,7 кГ/см2 время прирабатываемости до достижения устойчивого теплового режима составляло для баббита Б83 б ч. 45 м., для бронзы 8 ч. 20 м., для железографита на сыром валу 7 ч. 20 м., на каленом валу 6 час. Хорошая Прирабатываемость пористых подшипников объясняется пластической деформацией за счет изменения объема пор. Хорошая Прирабатываемость пористых металлов повышает качество поверхности. Исследования, проведенные в ЦНИИТМАШ, показали, что у приработавшейся литой оловянистой бронзы неровности поверхности составляли 5—6 мк, а у пористого железа 0,5—1 мк.

Связь износовых и внезапных отказов авиационных двигателей с неровностями поверхности. Исследования надежности и, в частности, физической природы отказов некоторых авиационных двигателей показали, что износовые отказы устройства типа узла центрирования форсунки под воздействием вибрационно-динамических импульсов и внезапные отказы пар, подобных паре якорь—втулка клапана пускового топлива, в значительной степени зависят от неровностей контактирующих поверхностей 1111.

Тонкая стенка трубы также позволяла после выполнения эксперимента разрезать все трубки сборки по образующей, развернуть их в плоскость и получить тем самым возможность определения локальных кризисных зон по цветам побежалости, образующимся на внутренней не обтекаемой теплоносителем поверхности. Исследования были проведены при давлении 7,5 МПа, массовых скоростях потока от 1000 до 2000 кг/(м2-с) и тепловых потоках до 1,1 МВт/м2 с подачей на вход пароводяной смеси в области массовых паросодержаний от 0,1 до 0,7.

Прирабатываемость. Пористые железографитовые подшипники прирабатываются немного лучше литой бронзы, значительно лучше ее заменителей и приблизительно одинаково с баббитом Б83. Так, при испытании втулок с окружной скоростью 2,2 м/сек при обильной смазке и ступенчатом возрастании нагрузки (через 3 к/7 см2) до 16,7 кГ/см2 время прирабатываемости до достижения устойчивого теплового режима составляло для баббита Б83 б ч. 45 м., для бронзы 8 ч. 20 м., для железографита на сыром валу 7 ч. 20 м., на каленом валу 6 час. Хорошая Прирабатываемость пористых подшипников объясняется пластической деформацией за счет изменения объема пор. Хорошая Прирабатываемость пористых металлов повышает качество поверхности. Исследования, проведенные в ЦНИИТМАШ, показали, что у приработавшейся литой оловянистой бронзы неровности поверхности составляли 5—6 мк, а у пористого железа 0,5—1 мк.

Исследования показали, что, например, шлифованная или шабренная поверхности чугунного образца могут дать совершенно различные показатели коэффициента трения при прочих равных условиях.

Исследования массообмена в пограничном кипящем слое имеют большое1 практическое и научное значение. Знание основ массообмена позволяет предсказать возможность образования на поверхности нагрева отложений, веществ, растворенных в теплоносителе. Наличие отложений может в ряде случаев существенно повлиять на суммарный коэффициент теплопередачи через стенку и, следовательно, на температуру металла. Известно,, что при высоких плотностях теплового потока, характерных для ряда областей новой техники (в том числе для мощных аппаратов современной энергетики), весьма небольшие отложения толщиной в десятые и даже в сотые доли миллиметра могут повысить температуру поверхности нагрева сверх допустимых пределов. Некоторые примеси воды, характерные для паротурбинных ТЭС и АЭС, особенно продукты коррозии конструкционных материалов, настолько слабо растворимы, что даже современные высокоэффективные методы очистки воды не могут обеспечить (при экономически приемлемых условиях) полное отсутствие выпадения твердой фазы.

Исследования течения жидких пленок в поле центробежных сил позволяют рассчитать движение влаги по поверхности рабочих лопаток как цилиндрической, так и переменной формы профиля по высоте лопаток [7.3]. Детальные расчеты движения влаги по поверхности рабочих лопаток позволяют проанализировать наиболее характерные траектории движения влаги и определить долю влаги, сбрасываемой к периферии.

Образец для микроисследования паяного соединения берется высотой 10— 20 мм и площадью поверхности исследования до 3 см2. Вырезать образцы из паяного соединения допускается только металлорежущим инструмен-

Проведенные к настоящему времени исследования показывают, что в большинстве случаев зарождение трещин начинается в поверхностном слое, особенно в присутствии концентраторов напряжения. Выполненные автором в промышленных условиях наблюдения форм, поверхность которых была изготовлена по двум разным классам чистоты: Ra = 10 мкм и Ra — 2,5 мкм, показали, что средняя стойкость форм в первом случае составила 1000, а во втором 1253 штук труб. Следовательно, повышение точности обработки поверхности форм улучшает их стойкость на 25 %, что связано с уменьшением влияния микронадрезов на поверхности.

ческими исследованиями реплик, снятых с поверхности исследуемых образцов (рис. 46)'при 750 циклах. При усталостном нагруже-нии на воздухе микродеформационные процессы связаны с интенсивным скольжением (видны грубые ступеньки пачек скольжения). При коррозионной усталости в среде 3%-ного хлорида натрия определяющее значение уже имеет деформационное двойникование (рис. 47). Такой механизм микропластической деформации путем однородного поворота решетки может быть реализован только при высокой локальной концентрации напряжений. В условиях коррозионной усталости этому, очевидно, способствовали протекающие сопряженные механохимические явления на поверхности образца. Результаты рентгенографического определения микроискажений кристаллической решетки этого сплава также подтверждают сказанное. При пересечении двойников возникают высокие механические напряжения, а для титана - значительные остаточные деформации, не свойственные для других металлов. Наличие границы между двойниковой прослойкой и материнским кристаллом, являющейся своего рода межфазпой границей двух, различно ориентированных частей металла, приводит к повышению его свободной энергии. С точки зрения микроструктуры, это сказывается на изменении сил связи атомов металла в граничной области. С термодинамической точки зрения, это увеличивает химический потенциал металла на двойникующих границах, снижает энергию активации и приводит к ускоренному коррозионно-усталостпому разрушению.

В приведенных выше работах учитывались только высотные параметры шероховатости поверхности исследуемых образцов, что явно 'недостаточно для характеристики процессов трения и изнашивания.

В целях изучения биостойкости исследовали некоторые полимерные материалы (пенопласт ПС-1, элероны из АГ-4, стеклопласт ХО-36), которые выдерживали на атмосферной площадке и в подземном помещении. Определяли интенсивность поселения микроорганизмов на поверхности исследуемых полимерных материалов.

Предложенная классификация допускает также получение однотипного характера поверхности исследуемых материалов при разных методах и видах испытаний. Это означает, что при создании соответствующих нагрузок и скоростей их при-

Поскольку при этом весьма важно знать необходимую степень разрежения, обеспечивающую отсутствие видимых окислов на поверхности исследуемых образцов при заданном режиме испытания, а также гарантирующую в соответствии с задачами эксперимента выявление высокотемпературного строения изучаемого материала, обратимся к рассмотрению некоторых особенностей поведения металлов и сплавов при их нагреве в рабочих камерах установок для тепловой микроскопии.

Например, в'ЦКТИ им. И. И. Ползунова Б. М. Гугелевымбыл разработан вариант установки ИМАШ-5С, основной особенностью которого является возможность достижения в рабочей камере разрежения ниже 5-КГ5 — 10~6 мм рт. ст. Это обеспечивается применением системы безмасляной откачки воздуха из рабочей камеры с помощью геттероионного насоса. В ЦНИИЧМ им. И. П. Бардина для осуществления высокотемпературного металлографического анализа сложнолегированных сталей и сплавов и для предотвращения образования окисных пленок на поверхности исследуемых образцов предложено введение в рабочую камеру специальных экранов — геттеров, выполненных из пластин циркония, тантала или сплава титан—гадолиний [9]. 29

д) возможность металлографического анализа поверхности исследуемых образцов при предельных увеличениях световых микроскопов с объективами, имеющими большие рабочие расстояния.

Еще более четко разоркентировки микрообъемов в приповерхностном слое усталостно нагруженных образцов обнаруживаются микро-рентгенографически. На рис. 2 приведена топограмма поверхности {110} кристалла, подвергнутого усталостному нагружению в течение 2 • 107 циклов. По всей рабочей длине кристалла соседствуют участки с максимальным и нулевым почернением. Участки одинакового контраста имеют вид полос, расположенных в направлении, близком к (111); их размер составляет от одного до нескольких десятков микрон. Чередующийся контраст изображения, по-видимому, связан с чередующимися по знаку углами взаимной разориентировки микрообъемов, что объясняет отсутствие размытия Лауэ-пятен на эпиграммах. Вместе с тем наблюдаемый ре ;гггенографически ориеитационный контраст трудно обнаружить методом ТЭМ из-за несоответствия площадей участков поверхности, исследуемых этими методами.

В процессе стендовых испытаний, кроме измерений осевого усилия, вели систематическое наблюдение за медной пленкой на поверхности исследуемых деталей.

Режимы химико-термической обработки приведены в табл. П. 13. Температура процесса поддерживалась постоянной и контролировалась хромель-алюмелевой термопарой, зачеканенной с торца непокрытого порошком образца. Закалка образцов после химико-термической обработки осуществлялась в масле с последующим отпуском в электропечи при температуре 450° С в течение 1 ч. Микроструктура упрочняемой поверхности исследуемых сплавов после процесса термодиффузионного насыщения (рис. 11.43) состоит из боридного слоя столбчатого строения толщиной до 0,2 мм — в стали 7X3 и 0,03—0,06 мм — для сталей 5ХНВ и ЗХ2В8Ф. В последнем случае на границах зерен наблюдается цементитная сетка. Микротвердость на поверхности слоя находится в пределах ЯК 1400—1800.

При измерениях использовали РС-преобразователь поверхностных волн с расстоянием между излучателем и приемником 25 мм. Поверхностная УЗ-волна распространялась по образующей и огибающей поверхности исследуемых цилиндрических деталей. Обнаружили влияние на скорость УЗ структур, образующихся в результате перегрева сталей при закалке, и механических характеристик, изменяющихся при эксплуатации деталей. Наблюдались изменения скорости звука до 3 %. Отмечено резкое падение скорости при появлении трещин на поверхности деталей. Выявлено, что с ростом твердости поверхности колес скорость поверхностной акустической волны уменьшается.