Результате деформирования

Металл, подвергнутый холодной обработке давлением, обладает повышенным запасом внутренней энергии и поэтому находится в термодинамически неустойчивом состоянии. В соответствии со вторым законом термодинамики такая система стремится к состоянию с наименьшим запасом свободной энергии. Этот процесс в низкоуглеродистой стали протекает при обычной температуре — так называемое естественное деформационное старение, однако для этого необходимо длительное время. В результате деформационного старения прочность и твердость стали повышаются, а пластичность и особенно ударная вязкость понижаются. Порог хладноломкости сдвигается в область более высоких температур. При повышении температуры (например, при нагреве стали до 100—250° С) этот процесс ускоряется — так называемое искусственное деформационное старение.

В ряде работ, однако, отрицается прямое влияние запасенной энергии остаточной деформации углеродистой стали на ускорение анодного растворения; авторы их [97, 100, 101] объясняют ускорение коррозии деформированной стали в децинормальн'ом растворе соляной кислоты сегрегацией катодных примесей на дислокациях. Вряд ли это справедливо, так как опыты проводились на образцах, подвергнутых после деформации длительной выдержке (старению). В этом случае возможно образование сегрегации примесей в результате-деформационного старения, хотя для этого требуется значительное время, что и было отмечено [2, 69]. Однако даже в случае состаренных (предварительно деформированных) образцов стали 08кп скорость коррозии в растворе серной кислоты [53] оказалась меньше, чем несостаренных. На поверхности этих образцов в процессе старения появляются линии скольжения, а это прямо свидетельствует о наличии скоплений дислокаций лод поверхностным барьером и упрочненных областей, которые в процессе старения разряжаются, что снижает механохимическую активность металла. Таким образом, попытка [100, 97] объяснить ускоренное растворение деформированного металла только сегрегацией примесей на дислокациях, основываясь на отсутствии влияния деформации на коррозию в случае чистого [металла после старения, несостоятельна: в чистых металлах старение приводит к рассасыванию дислокационных скоплений и элиминированию механохимической активности.

В ряде работ [105, 108, 109], однако, отрицается прямое влияние запасенной энергии остаточной деформации углеродистой стали на ускорение анодного растворения; авторы этих работ объясняют ускорение коррозии деформированной стали в децинор-мальном растворе соляной кислоты сегрегацией катодных примесей на дислокациях. Вряд ли это справедливо, так как опыты проводили на образцах, подвергнутых после деформации длительной выдержке (старению). В этом случае возможно образование сегрегации примесей в результате деформационного старения, хотя для этого требуется значительное время, что и было отмечено в работах [54, 75]. Однако даже в случае состаренных (предварительно деформированных) образцов из стали 08кп скорость коррозии в растворе серной кислоты [59 ] оказалась меньше, чем несостаренных. На поверхности этих образцов в процессе старения появляются линии скольжения, а это прямо свидетельствует о наличии скоплений дислокаций под поверхностным барьером и упрочненных областей, которые в процессе старения разряжаются, что снижает механохимическую активность металла. Таким образом, попытка в работах [105, 108] объяснить ускоренное растворение деформированного металла только сегрегацией примесей на дислокациях, основываясь на отсутствии влияния деформации на коррозию в случае чистого металла после старения, несостоятельна: в чистых металлах старение приводит к рассасыванию дислокационных скоплений и снижению механохимическои активности.

Прирост прочности высоконикелевых сталей в результате деформационного старения в основном связан с дрейфом атомов углерода к дислокациям и их закреплением, который в этих сталях может происходить с большой скоростью как при деформации, так и при вылеживании при комнатной температуре 158].

тона АН УССР исследования по выявлению склонности трубных сталей (09Г2СФ, 10Г2Ф и др.) к деформационному старению, а также данные работ [4, 5] показывают, что для материалов, легированных ванадием, титаном и дефицитными элементами (ниобием и др.), сдвиг температуры Тг в сторону ее повышения, связанный с предварительным пластическим деформированием при 250 °С, не столь существенный. Следовательно, такие материалы на стадии инициирования трещины обладают значительным запасом по температуре перехода в хрупкое состояние даже с учетом ее некоторого повышения в результате деформационного старения, а разрушению газопроводов в этом интервале температур предшествует развитое пластическое деформирование в зонах дефектов. Внешний вид излома свидетельствует о том, что инициирование трещин носит вязкий характер.

частности, стт, а„, Ч7 в результате деформационного старения.

Канатная, пружинная и инструментальная проволока производится из средне- и высокоуглеродистых сталей (0,5—1,2% С). Повышенное содержание углерода позволяет в результате деформационного упрочнения получать высокий предел прочности (до 30 МПа и более) без заключительной термической обработки. Особенностью производства проволоки из средне- и высокоуглеродистых сталей является заключительная регламентированная термическая обработка — закалка и отпуск для проволоки со специальными свойствами (65Г). Технологическая схема производства проволоки из легированных сталей также отличается операциями термической обработки и некоторыми операциями по обеспечению качества поверхности проволоки. Например, при изготовлении проволоки из инструментальной стали Р18 катанку подвергают отжигу для снижения прочностных характеристик и повышения пластичности. Поверхность готовой проволоки подвергают шлифовке или полировке.

Согласно заявлению "General Electric" [29], перестарива-ние является единственным наиболее результативным способом снижения склонности сплава Rene 41 к растрескиванию в результате деформационного старения. Режим перестариваю-щей термической обработки был представлен как 0,5-ч выдержка при 1080 °С, охлаждение со скоростью 2—5 °С/мин до 980 °С и 4-ч выдержка при этой температуре, охлаждение со скоростью 2—5 °С/мин до 760 °С и 16-ч выдержка при этой температуре, охлаждение на воздухе до комнатной температуры. В результате такого перестаривания "нос" С-образной кривой смещался по временной шкале от примерно 4 мин в твердорастворном состоянии до более чем 500 мин в пере-старенном состоянии; это фантастически большой сдвиг по времени, необходимом для возникновения трещин.

Согласно рис. 6.3, для появления выделений у'' -фазы требуется короткое, но вполне реальное время — около 10 мин. Именно эта вялость реакции упрочнения старением ответственна за превосходные характеристики свариваемости сплава 718 и за отсутствие у него склонности к растрескиванию в результате деформационного старения. У сплавов, упрочняемых выделениями у'-фазы, скорость старения настолько велика, что подчас фазовыделение не удается предотвратить даже путем закалки в воду от температуры гомогенизации.

Рассмотрим конкретный пример оценки долговечности трубы (0 500x10 мм), изготовленной холодной вальцовкой листового проката (16ГС), со следующими исходными свойствами: сгт = 300 МПа; as - 500 МПа. При изготовлении трубы степень пластической деформации равна^о^ 8 / D » 1.0 /500 « 2 %. В соответствии с проведенными испытаниями установлено, что в результате деформационного старения (при е0 = 2,0 %) временное сопротивление увеличилось на 2-3 %. Другими словами, после деформационного старения временное сопротивления а* возрастает до 510 - 515 МПа. Необходимо отме-чатся, что такое различие четко относится при сравнительных исследованиях свойств низколегированных сталей на образцах, вырезанных из листового проката и натурных труб.

Исследованиями ВНИИСТ показано, что пластические деформации на отдельных участках труб могут достигать до 15 %. В этом случае временное сопротивление стали 16ГС в результате деформационного старения увеличивается до 10-15 % (ajf- = 550 - 575 МПа).

2. Многопереходьая (вытяжка осуществляется последовательно в результате деформирования заготовки за несколько переходов):

Расчету сборочных и сварочных устройств на прочность и жесткость Должен предшествовать анализ силового взаимодействия изделия и приспособления. Результатом такого анализа в общем случае может быть определение усилий, необходимых, во-первых, для ограничения перемещений, возникающих в результате деформирования изделия в процессе сварки и последующего остывания. Во-вторых, для подгибки элементов при сборке с целью плотного прижатия сопрягаемых деталей и устранения местных зазоров. В-третьих, для предварительного деформирования изделия с целью компенсации остаточных сварочных деформаций (если это входит в задачу разрабатываемого приспособления).

В результате деформирования винта вращающимся генератором, имеющим форму эллиптического цилиндра, винт входит в зацепление с резьбой гайки и обкатывается по ней. Так кьк периметр резьбы винта меньше длины окружности резьбы гайки, то винт смещается в осевом направлении на величину шага, деленного на передаточное число фрикционной волновой передачи вращательного движения.

Рассмотрим механизм процесса окислительного изнашивания. Процессы деформирования, адсорбции и химические реакции происходят одновременно и оказывают друг на друга большое влияние. В результате деформирования повышается активность тончайших поверхностных слоев металла, его способность к адсорбции, диффузии и химическим реакциям. В свою очередь, адсорбционные, диффузионные и химические процессы определяют специфику механизмов пластической деформации.

Опыты показывают [16], что в процессе высокотемпературного наклепа обрабатываемой стали деформация локализуется по границам аустенитных зерен, что приводит к их искажению и, как следствие, к изменению конфигурации границ (фиг. 11, а) — возникновению характерной зубчатости [13, 81] с периодом чередования зубцов и их амплитудой порядка десятков микрон (фиг. 11,6). Такое специфическое строение границ зерен после ВМТО связывается [13, 72, 87] с влиянием блочной структуры аустенитного зерна, возникающей в результате деформирования при высоких температурах, и объясняется взаимодействием сдвигового механизма и диффузионного перемещения границ зерен. При этом процесс сдвигообразования, проходящий по сравнительно небольшому числу плоскостей скольжения, приводит к первоначальному раздроблению зерна на блоки с выходом плоскостей скольжения на поверхность зерна (начало искажения границ), а последующее диффузионное перемещение элементов такой сегментированной границы приводит к развитию зубчатости. Этому же способствует анизотропность перемещения элементов искаженной границы [13], поскольку процесс сдвигообразования способствует нарушению единообразной взаимной ориентации сопрягающихся кристаллических решеток.

В механике, а в последнее время все чаще и в физике применяется понятие логарифмической (истинной) деформации, которая является разновидностью относительной деформации. Она представляет собой натуральный логарифм отношения измененного в результате деформирования размера к первоначальному размеру тела до деформации. Такой подход учитывает реальное течение процесса, когда для каждого последующего момента деформации начальным размером служит фактически размер, полученный на предыдущем этапе. Численное различие между относительной и логарифмической деформацией становится заметным в практических условиях уже после 10 %-ной деформации.

ки, выполненные с обеих сторон листового материала, располагают друг против друга в один ряд в пределах проекции плоскости трещины на поверхность элемента и в три ряда перед вершиной трещины, причем два ряда из них располагают по границам проекции трещины на поверхность элемента, а третий — между ними. Эти операции могут быть выполнены над наклонными трещинами различного профиля в сечении, параллельном оси растяжения пластины (см. рис. 8.35). Важно только расположить отпечатки таким образом, чтобы они усиливали сближение сформированных ответных зон в виде СПД, когда в срединной части листового материала имеется зона разрушения с ориентировкой плоскости перпендикулярно оси растяжения. Последняя ситуация характерна для стадии развития трещины с низкой скоростью и типична для существенной толщины листового материала. В этом случае самоторможение усталостной трещины может быть усилено следующим образом (А. с. 1384360 СССР. Опубл. 30.03.88. Бюл. № 12). Вокруг наклонной трещины вне пределов ее проекции на поверхность элемента выполняют сквозные отверстия, расположив их симметрично плоскости трещины; сближают берега усталостной трещины, а зону трещины подвергают пластическому деформированию. Под головки крепежа в отверстиях устанавливают конусообразные элементы таким образом, чтобы они образовали конусообразный замок (рис. 8.36). Крепеж затягивают и снимают сжимающую нагрузку. Аналогичные операции можно выполнить с крепежом и конусообразными элементами перед вершиной трещины. Сближение берегов трещины повышает эффективность схватывания по поверхности наклонной трещины в результате деформирования зоны трещины по поверхности элемента. Применение конусообразного замка приводит к эффекту самоторможения усталостной трещины. Он состоит в том, что при растяжении элемента конструкции возникает продольная составляющая нагрузки, которая увеличивается при возрастании растягивающей нагрузки. Именно эта сила вызывает контактное взаимодействие берегов трещины и усиливает его по мере возрастания растягивающего напряжения. Одновременно с этим по поверхностям контакта конусообразных поверхностей возникает сильное трение, препятствующее достижению полного

Как показывает анализ, местное повышение напряжений из-за овализации сечения для характерных условий применительно к трубам большого диаметра магистральных нефтепроводов может составить до 2,5—3 раз (рис. 3.3.7, а). Однако при этом с ростом давления неравномерность распределения напряжений по сечению снижается из-за уменьшения овализации в результате деформирования трубы (рис. 3.3.7, б).

Испытывали компенсаторы под внутренним давлением, соответствующим рабочему для данного типа компенсаторов (5 атм, ГОСТ 356—59 для компенсаторов без колец). Чтобы сгладить пульсации внутреннего давления в результате деформирования, параллельно с компенсатором подключали ресивер, объем которого подобран из расчета снижения пульсаций давления до величин, не превышающих -{- 1 %.

Для осуществления предварительного циклического нагружения пульсирующим растяжением создана установка (рис.1), позволявшая проводить испытания одного или нескольких образцов (цепочки образцов) по различат программам вагруження (выдержка образцов под нагрузкой, при разгрузке или о двумя выдержками) как при комнатной, так и ори повышенных "вм-овратурах. Установка относится к испытательным машинам рычажного типа о верхним расположением рычага. Образец I соединен о верхним 2 и нижним 3 захватами. Верхний захват установлен в скобу 4, которая опирается на призму, расположенную на нагрузочном рычаге 5. Нижний захват присоединен к корпусу 6 посредством самоуотаяашшвапцвгооя упорного подшипника. К втому же корпусу присоединен винт 7, который винтовой парой связан о червячным колесом 8. На винте находится штурвал 9 грубой настройки, с помощью которого поднимается иди опускается нижний захват (за один поворот на 6 мм). В установке предусмотрен также механизм тонкой регулировки натяжения образца: вращением рукоятки 10 непосредственно черев звездочки II можно поддерживать необходимое натяжение образца, изменяющегося в результате деформирования в процессе циклического яагружения (ва один оборот рукоятки нижний захват поднимается или опускается на 0,15 мм). Рычаг 5 уравновешивается противовесом 12.

Дополнительно к любым извне приложенным напряжениям другие напряжения могут возникать в деталях конструкции в результате деформирования и штамповки, термической обработки и других производственных процессов. Источники таких напряжений и способы ограничения напряжений кратко изложены в работе [231]. Вероятно, наиболее важное влияние остаточных напряжений в титановых сплавах проявляется в потере свойств под действием переменных напряжений (эффект Баушингера, который крайне велик в титановых сплавах). Однако остаточные напряжения могут оказывать двоякое влияние на процесс КР. Во-первых, поверхностные напряжения сжатия (получаемые в результате ковки) могут быть полезными в части снижения чувствительности к КР в горячих солях. Во-вторых, остаточные напряжения растяжения могут привести к неожиданным проблемам КР, поскольку локальные напряжения могут возрасти до величин, превышающих допустимые значения.