Склонность материалов

УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ — механич. хар-ка, оценивающая работу разрушения надрезанного образца при ударном изгибе на маятниковом копре. В Меж-дунар. системе единиц (СИ) У. в. выражается в Дж/м2 (отношение работы к площади поперечного сечения в месте надреза). Хотя У. в.— условная хар-ка, сильно зависящая от размеров образца, формы и состояния поверхности надреза, и не может быть введена в расчёты на прочность, её практич. значение очень велико. По температурной зависимости У. в. оценивают склонность материала к хрупкому разрушению (см. Хладноломкость).

Применение термо-механико-магнитной обработки позволило на стали 45 получать предел прочности 225 кГ/мм2, предел текучести 200 кГ/мм2 при удлинении около 6% и сужении около 15% (без наложения магнитного поля ВТМО по указанному режиму аь =200 кГ/мм2 при поперечном сужении около 40%). У сталей У7 и У12 после термо-механико-магнитной обработки истинное сопротивление разрушению примерно на 70% выше, чем после обычных методов обработки (величина SK достигает 250 кГ/мм2 для стали У7 и 220 кГ/мм2 для стали У12), и, что особенно важно, при этом сохраняется высокий уровень пластических характеристик. В связи с этим термо-ме-ханико-магнитную обработку сталей такого класса целесообразно применять для обработки инструмента, испытывающего в работе значительные нагрузки или даже перегрузки. Изучение влияния магнитного поля на склонность материала к отпускной хрупкости, проводившееся на сталях 40ХН и 40Х, показало, что ориентировка мартенсита по доменной структуре при намагничивании до насыщения, как бы нивелируя влияние границ бывших аустенитных зерен, почти полностью устраняет склонность данных сталей к отпускной хрупкости [95].

Охрупчивающее влияние Н2 связано с образованием гидридов в вершине усталостной трещины, что установлено при исследовании двухфазовых сплавов типа Ti-6Al-4V с (а^, + (З^-структурой [80]. В работе [74] показано, что увеличение содержания Н2 с 0,005 до 0,025 % приводит к существенному повышению СРТ. За счет диффузии Н2 к границам фаз Ti-сплавов его охрупчивающее влияние проявляется и при выдержке материала при постоянной нагрузке [81]. Поскольку Н2 скапливается в основном в р^-фазе, то с уменьшением размеров ее зон увеличивается концентрация в них Н2 и соответственно повышается склонность материала к растрескиванию. Достаточно высокая концент-

рация Н2 может ускорить зарождение трещины по границам фаз и привести к формированию в изломе первоначальной фасетки с выраженным рельефом структуры материала. Существование Р^-фазы по границам зерен может оказывать влияние на склонность материала к хрупкому разрушению при допустимой концентрации водорода в среднем по всему объему. С возрастанием толщины границы склонность к хрупкому разрушению убывает из-за снижения концентрации водорода, но существенный размер самой границы может вызывать разупрочняющее действие, что приводит к межзеренному растрескиванию.

Итак, первая серия проведенных экспериментов показала, что технология производства титановых дисков допускает возможность получения даже в пределах одной плавки материала, обладающего разной чувствительностью к условиям нагружения. Причем параметры структуры и механические характеристики у материалов с разной чувствительностью к условиям нагружения находятся в допустимых пределах по Техническим условиям изготовления дисков компрессоров ГТД и могут быть практически одинаковыми. Следует подчеркнуть, что применительно к исследованным дискам работа разрушения, являющаяся одной из основных характеристик, по которой судят о чувствительности материала к хрупкому разрушению, составляла от 10,2 до 19,5 Дж/см2, что существенно превышает минимально рекомендуемое значение КСТ, равное 8,0 Дж/см2. Причем у всех трех исследованных дисков значения КСТ были близкими. В связи с этим есть основания предполагать, что работа разрушения образца с трещиной не позволяет гарантированно выявлять склонность материала к разрушению по границам фаз.

Анализ результатов расчета для ряда значений показателя степени т (задаваемых при определении оптимального решения) показал, что в каждой из исследованных групп экспериментальных данных величина параметра т Л почти не меняется: с увеличением абсолютной величины т уменьшается коэффициент L Следовательно, параметр т Л « const можно считать характеристикой чувствительности материала к изменению вида напряженного состояния. Вероятно, этот параметр отражает склонность материала к зарождению и росту микроповреждений. Рост дефектов в твердом теле снижает сопротивление макроразрушению и соответствующему увеличению параметра т Л. Например, переход от механизма образования клиновидных трещин в стыках трех зерен стали 15Х1М1Ф к межзеренному порообразованию увеличивает степень поврежденное™, предшествующей заключительной стадии макроразрушения материала, это отразилось на величине параметра т Л (увеличение в 2 раза).

К ЗР может приводить не только нагружение внешней силой, но и действие внутренних напряжений. Во всех случаях должны существовать факторы, увеличивающие склонность материала к ЗР.

Для алюминиевых дисперсионно-упрочняемых сплавов наибольшая склонность к КПН обычно проявляется в стадии фазового старения [46, 107]. Для сплавов системы Al—Zn—Mg это объясняется наличием зоны, свободной от выделений [139]. В ряде случаев склонность к КПН можно связать с интенсивным распадом по границам субзерен, что может быть причиной возникновения на них высокой концентрации напряжений и субзерен-ного разрушения не только при КПН, но и при однократном приложении нагрузки в нормальных условиях. Это наблюдалось, например, в сплаве АК6. В связи с тем, что структурная неоднородность увеличивает склонность материала к КПН [46, 88], равномерность распада твердого раствора имеет большое значение. Так в сплаве АК6 в фазовой стадии старения при однократном приложении нагрузки наблюдалось преимущественно субзеренное разрушение. На участках с внутризеренным разрушением наблюдался мелкоямочный рельеф или участки с

Если известна работа распространения трещины из суммарной величины полной ударной вязкости, то достаточно надежно можно оценить склонность материала к хрупкому разрушению и сопоставить методы повышения вязких свойств конструкционных сталей. Характер излома образца при этом отражает второй этап разрушения, т. е. развитие трещины. Чем больше процент вязкой составляющей в изломе (В), тем сильнее сопротивляется металл распространению разрушения.

Изучение хладостойкое™ сталей, непосредственно принятых для тех или иных деталей, дает возможность выявить склонность материала к хрупкому разрушению при низких

Коррозионное растрескивание в значительной мере определяется структурой материала. Так, эксперименты с монокристаллами железа и реальными сталями показали, что только пали-кристаллические материалы склонны к коррозионному растрескиванию [8, 19]. Известно, что даже незначительные загрязнения границ зерен металла, повышение концентрации дислокаций в металле и другие подобные явления понижают стойкость материалов к растрескиванию. При термической обработке и сварке деталей склонность к коррозионному растрескиванию зависит от фазовых и структурных превращений в системе Fe -С. Так, отпуск при температурах 150-400 °С (в зависимости от химического состава стали), обусловливающий образование структуры отпущенного мартенсита, повышает склонность материала к коррозионному растрескиванию [8]. В целом считается, что термодинамически менее устойчивые структуры (мартенсит) более склонные к коррозионному растрескиванию, чем устойчивые отожженные.

В машинных методах испытаний растягивают или изгибают образец во время сварки. Эта внешняя (машинная) деформация имитирует сварочную деформацию. Склонность материалов оценивают по критической величине или скорости деформирования, при которых возникает трещина. Чем выше скорость деформирования (темп

Под технологической прочностью при сварке плавлением донимается способность материала к формированию сварных соединений без горячих трещин. Склонность материалов к образованию горячих, трещин обычно контролируют с помощью жестких технологических проб по наличию трещин в сварных швах. Однако еще в пятидесятых годах Н. Н. Прохоров предложил качественную модель для образования горячих трещин при -сварке плавлением ив рамках этой модели уетбновйл-основвые факторы, определяющие условия зарождения го-'рячих трещин в сварных швах. Согласно этой концепции склонность металлических материалов к образованию горячих трещин в условиях сварки плавлением определяется тремя основными факторами: 1) шириной температурного интервалп хрупкости ТИХ; 2) величиной пла-стичности материала в ТИХ; 3) темпом деформации материала шва при его остывании в ТИХ. Эта склонность имеет тенденцию нарастать с ростом ТИХ, с уменьшением пластичности в ТИХ и с увеличением скорости деформирования металла шва в ТИХ. Для количественной оценки склонности материалов к образованию горячих трещин была разработана специальная установка, в которой испытывалась серия образцов сварных соединений, которые в момент возбуждения сварочной дуги начинали деформироваться с различными скоростями. В качестве критерия технологической прочности использовалась максимальная скорость деформации, при которой в сварном шве еще не возникают горячие трещины. Наличие горячих трещин фиксировалось визуально по цветам побежалости в металле шва после долома сварных образцов. Конструкция машины отличалась кинематической сложностью, элементная база ее соответствовала уровню тех лет и не обеспечивала оперативность управления машиной и надежность регистрации работок параметров экспериментов. В силу этих причин она не тиражировалась большой серией и не получила широкого распространения. Однако проблема горячих трещин не была снята окончательно и с разработкой новых материалов возникает вновь. Т. A. Hep-ISO

химмотология (от химия, лат. motor - приводящий в движение и ...логия) - наука о св-вах и рациональном применении горючих и смазочных материалов (ГСМ) в технике (в двигателях внутр. сгорания, машинах и механизмах). Задачи X.: оптимизация качества ГСМ, обеспечение наиболее полного соответствия эксплуатац. св-в ГСМ требованиям двигателей; повышение эффективности применения ГСМ при эксплуатации; разработка методов и средств аналитич. контроля качества ГСМ. ХЛАДАГЕНТ - см. Холодильный агент. ХЛАДНОЛОМКОСТЬ - склонность материалов к появлению (или значит, возрастанию) хрупкости при понижении темп-ры (не обязательно ниже О °С).

Механические напряжения существенно влкяют не только на магнитные свойства металлов, но и на их коррсзнойную стойкость. Причем это влияние в обоих случаях реализуется через изменение тонкой структуры материала. Поэтому в ряде случаев склонность материалов к коррозии под напряжением можно оценить по изменению магнитных характеристик, в частности, у высоколегированных сталей и сплавов. Существенное влияние на скорость анодного растворения под напряжением сталей и сплавов типа 1Е-Ю и на их склонность к коррозионному растрескиванию оказывает образование при деформации в исходной матрице аустенита, имеющего ГЦК решетку, магнитной мартенситной фазы (мартенсит деформации), имеющей ОЦК решетку. Мартенситная фаза в коррозионной микрогальванопаре является анодом по отношению к аустенитной матрице и подвергается селективному растворению. Образовавшиеся в местах растворения локальные концентраты напряжений увеличивают склонность металла к коррозионному растрескиванию. Таким образом, склонность к коррозионному растрескиванию хромжикелевых аустенитных сталей и сплавов в значительной мере одределяется их предрасположенностью к мартенситному рос превращению в процессе; деформации.

ХЛАДНОЛОМКОСТЬ — склонность материалов к появлению (или значит, возрастанию) хрупкости с понижением темп-ры (не обязательно ниже О °С). Присуща сплавам на основе металлов с объёмно-центрир. кубич. решёткой (железо, хром, молибден, вольфрам) и др. материалам. Одна из причин X.— содержание вредных примесей. X. уменьшают очисткой металлов от вредных примесей, термообработкой и легированием.

Из факторов, повышающих склонность материалов, в частности сталей, титановых, легких сплавов к ЗР, в первую очередь следует назвать наличие в них водорода. ЗР при наличии водорода, так называемое «водородное растрескивание», во всяком случае феноменологически имеет много общего с коррозионным растрескиванием, хотя и описывается другими законами [1]. Насыщение водородом сталей может происходить при обезжиривании, травлении, омеднении, цинковании, кадмировании и т. п.

Поверхность трения образцов после испытаний тепловым ударом принимает такой же вид, как у материала, работавшего в натурном тормозе. Выявляется также склонность материалов к трещинообразова-нию, расслоению, наволакиванию, схватыванию.

4.Метод теплового удара позволяет, подобно натурным испытаниям, выявлять, кроме коэффициента трения и 'износостойкости, ряд других свойств материалов: стабильность коэффициента трения пары, склонность материалов к трещинообразованию, расслоению, наволакиванию, и т. п.

Склонность материалов к хрупкому разрушению оценивают посредством специальных испытаний. По этому показателю сравнивают основной металл, зону термического влияния и металл сварного шва. Лучшей свариваемостью обладают те материалы, сварные соединения которых не имеют повышенной склонности к хрупкому разрушению.

ставлены данные, характеризующие склонность материалов к обезуглероживанию и локальным разрушениям.

Склонность материалов к хрупкому разрушению оценивают посредством специальных испытаний. По этому показателю сравнивают основной металл, зону термического влияния и металл сварного шва. Лучшей свариваемостью обладают те материалы, сварные соединения которых не имеют повышенной склонности к хрупкому разрушению.