Распределение локальных

3. Распределение легирующих элементов в стали..... 347

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТАЛИ

Перераспределение легирующих элементов и примесей в сталях при высокотемпературном сварочном нагреве — сложный диффузионный процесс, который может приводить как к снижению, так и повышению МХН. После завершения аустенитизации внутри зерен аустенита существует неравномерное распределение легирующих элементов и примесей, особенно углерода и карбидообра-зующих. Углерод концентрируется в местах, где ранее располагались частицы цементита, а также на участках зерна, где находятся еще не полностью растворившиеся специальные карбиды. Для сталей обыкновенного качества и качественных после горячей обработки давлением (прокатки, ковки) характерна начальная химическая неоднородность, связанная с волокнистой макроструктурой и полосчатой микроструктурой. Волокнистая макроструктура образована строчками раздробленных и вытянутых вдоль направления деформации неметаллических включений (сульфидов, оксидов, фосфидов). В зоне строчек имеет место повышенное содержание S, Мп, Оз, Si, Р, А1. Полосчатая микроструктура вызвана более высокой концентрацией углерода в осях

Лопатки I ступени алитировались в смеси 98% Fe—А1-лига-турыи2% NH4G1 при 950° в течение 4 час. В результате работы были определены механические свойства поверхностного слоя и сердцевины, измерена микротвердость, сделан металлографический анализ исследуемых лопаток,1 определено распределение легирующих элементов в поверхностных слоях лопаток.

очень сильном травлении так и не~удалось (рис. 7). На микрофотографии (рис. 8) просматриваются лишь ориентированные в сторону отвода тепла дендриты. Между белой зоной и структурой основного материала расположена зона скоростного отпуска ранее закаленной стали Р6М5. Температура нагрева в этой области не превышала критической точки Ас±. Структура зоны скоростного отпуска состоит из феррита и нерастворившихся при нагреве карбидов, образовавшихся в результате дисперсионного упрочнения. Структура исходной стали Р6М5 представляет собой скрытоигольчатый мартенсит, остаточный аустенит и карбиды. Причиной существенной неравномерности твердости в зоне воздействия лазерного излучения может быть особое распределение легирующих элементов.

Рис. 9. Распределение легирующих элементов в зоне воздействия лазерного излучения на сталь Р6М5.

Одним из перспективных путей совершенствования процесса насыщения материала легирующими элементами является сочетание электроискрового легирования с лазерной обработкой. При этом в результате электроискрового легирования происходит предварительное нанесение слоя легирующего материала на поверхность матричного материала с частичным внедрением легирующих элементов в матрицу на небольшую глубину [28], а под действием импульсов лазерного излучения обеспечивается более равномерное распределение легирующих элементов в матрице и увеличение, примерно на порядок, глубины зоны легирования.

Максимальный эффект от легирования стали ванадием при азотировании может быть получен, если хотя бы часть его не связана в карбиды, а находится в твердом растворе. В связи с этим температуру закалки выбирали с учетом необходимости растворения карбидов ванадия в.аустените, отпуск должен был обеспечить удовлетворительную обрабатываемость резанием, дисперсность вторичных карбидов ванадия и наличие нитридообразующих элементов (хрома и ванадия) в твердом растворе. Распределение легирующих элементов между карбидной фазой и ферритом после улучшения стали (закалка с 1000° С в масле; отпуск при 680° С) плавки №.3 на твердость HRC 28—33 приведено ниже. Содержание легирующих элементов, %: в карбидах составляет 1% Сг; 0,75% V; 0,16% Мо; 0,1% Мп, в растворе —1,9% Сг; 0,23% V; 0,25% Мо; 0,8% Мп.

3. Распределение легирующих элементов в стали..... 347

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТАЛИ

Описанные исследования позволили лучше изучить структуру турбулентного потока, определяющую развитие коалесценции включений, распределение легирующих добавок и тепловой энергии. Эти явления в конечном итоге и определяют качество металла.

Распределение локальных дефектов

Выполненные на поликристаллических сплавах исследования при пульсирующем цикле нагружёния (/?= 0) в области малоцикловой усталости показали достаточно устойчивое закрепление очагов локальной деформации и накопление односторонней деформации с увеличением числа циклов. Распределение локальных деформаций при повторно-переменных нагружениях прослежено нами на сплаве ПТ-ЗВ, микронеоднородность деформации которого при статическом нагружений ранее была подробно исследована. Образцы испытывали при жестком симметричном цикле деформирования с .амплитудой деформации ±1 %. Как и при статическом нагружений, поверхность образцов перед нагружением подвергали многократной электрополировке, после чего на нее вдоль оси образца наносился ряд реперных точек уколами алмазной пирамиды с расстоянием между ними 10 мкм. Величина фрагментов составляла 130 — 180 мкм. Расстояния между реперными точками измерялись до нагружений, после нагружений и разгрузок.

Рис. 19. Распределение локальных деформаций е/ по микроучасткам в сплаве

На рис. 79 приведены результаты измерений микроэлектродом локальных электродных потенциалов нормализованной стали 45 в электролите 0,01 %-н. НС1 +0,026% Н2О2) а на рис. 80 показано распределение локальных потенциалов вдоль образующей цилиндрической поверхности образца (микроэлектрод равномерно перемещался вдоль образующей, и поэтому на оси абсцисс отложено время).

Неоднородное распределение локальных физико-механических и электрохимических свойств возникает также на однородном металле в местах поверхностных дефектов, созданных механическим воздействием в процессе строительства или

Распределение локальных структурных деформаций. На рис. 3, а показано распределение интенсивностией локальных де-

Рис. 3. Распределение интенспвностей локальных деформаций вдоль реперной линии на микробазах, равных 20 мкм, в условиях нормальной ползучести (а) и термо-циклирования с прохождением интервала сверхпластичности (б)

а — распределение локальных пластических деформаций по длине реперной линии в полуциклах сжатия 1 и растяжения s при амплитуде деформации ±1 %; б — зависимости повреждения зерен феррита грубыми усталостными полосами от числа циклов при различных амплитудах напряжений 1—7 соответственно 185—170 МПа; е — рельеф грубых усталостных полос, выявляемый по искривлению микроинтерференционных линий.

Уравнения (1.25) можно рассматривать как граничные условия для решения гидродинамической задачи о развитии по оси г течения, созданного завихрителем, если, конечно, постоянные cl ис2 определяют именно то распределение локальных моментов количества движения v^ r, которое задает завихритель. Если при этом принимается во внимание прилипание жидкости к стенке, то должно учитываться развитие пограничного слоя у твердой границы. Его можно и не учитывать. Но принимается во внимание нарастание пограничного слоя на стенке или нет, в обоих случаях необходимо учитывать развитие пограничного слоя на свободной внутренней границе. Неизбежность нарастания пограничного слоя на свободной границе вскрыта Дж. Бэтчелором [14, с. 454]. На свободной цилиндрической границе должен существовать разрыв непрерывности в значении составляющей тензора напряжений о^г (1.23). А именно, с внутренней стороны этой границы (изнутри вращающегося слоя) а^г Ф 0, а с внешней стороны этой границы си,. = 0. Это приведет к резкому торможению прилегающего к границе тонкого слоя в направлении у и приближению зависимости скорости v^ от радиуса к прямой пропорциональности.

Рис. 3.11. Распределение локальных коэффициентов теплоотдачи по периметру горизонтальных цилиндров с различными диаметрами dT при различных скоростях псевдоожиже-

Степень влияния Аг невелика, а число Рг для газов практически постоянно. Таким образом, для крупных частиц (Аг = 10е + 108) можно считать zCT/d =* 10. Если высота вертикальной пластины или длина полуокружности горизонтальной трубы существенно превышает 10 диаметров чатиц, теплообмен можно рассчитывать по формуле (3.21). В противном случае, подставив ZCT = 10d и w. = 2wR/eK в уравнение для а, получим распределение локальных коэффициентов теплоотдачи в виде