Склонности материалов

Ускоренным методом . оценки склонности материала к межкристаллитной коррозии служит анодное травление с использованием гальваностатических и потенциостатических установок. При гальваностатических испытаниях электро-

Поскольку механический фактор при усталости вызывает развитие повреждений по плоскостям сдвигов, т. е. внутри зерен,, и в этом направлении коррозионный фактор усиливает развитие разрыхления, то естественно в этих случаях зарождение и развитие трещины усталости будет внутризеренным. При превалирующем влиянии коррозионного фактора на границах зерен наблюдается больше разрыхлений, т. е. большее снижение прочности, чем при совместном действии обоих факторов внутри зерна. Поэтому при относительно высоком уровне переменных напряжений следует ожидать преимущественно внутризеренное разрушение, при низком — межзеренное. Однако это общее правило в ряде случаев не соблюдается из-за особого характера коррозионной среды и склонности материала к тому или другому виду разрушения. В перестаренном состоянии сплава системы Al—Zn—Mg наблюдались приграничные зоны, свободные от выделений, по которым облегчалось скольжение, что привело к распространению трещины по границам зерен, ориентированным вдоль направления действия максимальных касательных напряжений [144]. При последовательном изменении среды в процессе испытания в ряде случаев менялась скорость развития трещин [76]. Особенно скорость разрушения увеличивалась при введении коррозионной среды в тех материалах и для тех состояний материала, которые склонны к коррозионному растрескиванию, например в высотном направлении в сплаве В93, когда скорость разрушения в 3%-ном растворе NaCl была в 3— 4 раза больше, чем на воздухе. Такого явления не наблюдалось,, например, для титанового сплава ВТ22.

Необходимо отметить, что указанные факторы — амплитуда деформации, длительность и максимальная температура цикла—являются основными, но не единственными параметрами, определяющими вид разрушения. Не изменяя в целом вид диаграммы, границы областей, характеризующих разрушения различного вида, можно сдвигать в ту или иную сторону для учета воздействия технологических и эксплуатационных факторов (например, 'способа и режима выплавки металла, влияния среды, защитных покрытий). Так, вакуумная выплавка никелевого сплава существенно повышает прочность границ зерен, вследствие чего при одних и тех же условиях нагружения смещается область величин сре, (ft, срт, в которой разрушение происходит по границам зерен. Наоборот, пр'и активном повреждении границ зерен, например при эксплуатации в газовых средах или при склонности материала к межкристаллитной коррозии, разрушение от термической усталости почти всегда начинается по границам зерен; следовательно, в этом случае уменьшаются области А и Б на рис. 58 (по границам зерен развивалось разрушение при нагружении стали 12Х18Н9Т при imax=7500C; тв=1,5 и 10,7 мин). Изменение температуры заливки металла в форму влияет на величину зерна; уменьшение размера зер«а также создает более благоприятные условия для развития трещин по границам зерен.

Оценка склонности материала к хладноломкости при помощи коэффициента интенсивности на-

Если предположить, что область в вершине трещины описывается на основе анализа сил взаимодействия между атомными плоскостями, то можно построить критерий оценки склонности материала к хрупкости по раскрытию трещины, приняв для этого случая бк модель для идеально хрупкого тела (рис. 5, б). Модель обладает следующими свойствами:

Целесообразность использования визуальной оценки склонности стали к хладноломкости подтверждается работами А. П. Гуляева [38] и др. Ими показано, что только вид излома дает возможность объективно выявить качество стали, будучи более четким показателем склонности материала к хрупкому разрушению сколом, чем поглощаемая при удар-

В работе по исследованию деформационного старения стали Х18Н10Т за основу оценки склонности материала к деформационному старению принимали изменение электроспротивления материала под воздействием циклической деформации, а за меру нестабильности структурного состояния в про- 231

Строение изломов. Образцы всех сплавов и состояний имели шероховатый излом со смешанным характером разрушения (внутризеренное и межзеренное). Почти у всех сплавов наблюдалось расслаивание (см. рис. 4), являющееся следствием сильной склонности материала к образованию шейки и разрушению по типу сдвига. Препятствием для образования шейки является надрез, что приводит к разрушению сдвигом по отдельным плоскостям и расслаиванию.

При уточнении условий работы арматуры должны быть установлены: назначение арматуры, рабочая среда и ее свойства, рабочие давление и температура, класс герметичности, время срабатывания, интенсивность эксплуатации (число срабатываний, циклов «открыто—закрыто»), требования по надежности и долговечности, перепад давлений при открывании и направлении движения среды для вентилей и клапанов, материал уплотнительных колец, степень склонности материала к задиранию, предельно допустимые контактные давления на кольцах, геометрические параметры ходовой резьбы, материал деталей ходового узла — шпинделя и ходовой гайки, геометрические размеры сальникового устройства или размеры сильфона и т. п.

Каждая серия состояла из 6—10 образцов. Для выявления склонности материала к концентрации определялись усталостные характеристики эталонных образцов, которые в дальнейшем сравнивались с усталостными характеристиками резьбовых соединений.

Зависимость склонности материала к радиационному распуханию от предыстории облучения

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

Сравнение склонности материалов к свариванию, полученных по различной технологии (рис. 172), показывает, что гомогенный неокисленный сплав Ag—Cd имеет более высокую свариваемость, чем чистое серебро.

Решение поставленной задачи весьма сложно по многим причинам. Главные из них связаны с трудностью оценки вязкости разрушения для низко- и среднепрочных сталей и с принципиальным несовпадением зависимостей «структура — свойство» в случаях статических испытаний (оу-структура) и в определениях склонности материалов к хрупкому разрушению (KIC, Jlc, бс-структура).

34. Зилова Т. К-, Демина Н. И., Фридман Я. Б. Методика оценки склонности материалов к замедленному разрушению. — «Заводская лаборатория», 1956, 1. 22, № 8, с. 967—973.

Методы контроля склонности материалов в МКК. Определение склонности коррозионно-стойких сталей к МКК производится по ГОСТ 6032—75. Испытания, проводимые в соответствии с этим ГОСТом, дают удовлетворительные результаты. Однако в ряде случаев отмечается, что материалы, не показавшие склонность к МКК при стандартных испытаниях, в производственных условиях подвергаются МКК- Это может происходить по различным причинам. В одних случаях в связи с тем, что в металле произошло незначительное обеднение хромом границ зерен. При этом они могут и не утратить способности к пассивированию в контрольной среде, но плотность тока в пассивном состоянии, положение и границы области устойчивого пассивного состояния все же изменяются. В этом случае обедненные зоны хоть и будут разрушаться быстрее, чем основной металл, но МКК пойдет медленнее и при испытаниях не проявится, так как для этого могут потребоваться не десятки, а сотни часов. Поэтому, учитывая несовершенство методов оценки результатов испытаний (загиб, изменение звука и др.), часто приходится в сомнительных случаях повторять испытания. Кроме того, получаемый результат может быть неодинаков для разных образцов одного материала, даже в пределах одного образца часто отмечается различие в устойчивости границ зерен.

Одним из ускоренных методов определения склонности материалов к МКК являются испытания образцов в электролите по методу AM (в соответствии с ГОСТ) при одновременном воздействии растягивающих напряжений. В этом случае склон- щ ность к МКК проявляется быстрее и результат нагляднее [63]. Обнадеживающие результаты показывает способ определения склонности к МКК путем снятия потенциодина-мических анодных поляризационных кривых из анодной области, анализируя которые, можно дать заключение о стойкости данного материала против МКК В ИС- РИС' 2К Градуировочная кривая к при-

Знание пластических характеристик необходимо для анализа деформируемости металлов и сплавов, оценки склонности материалов к разрушению и прогнозирования качества металлопродукции.

В то же время испытание на одноосное растяжение остается наиболее методически простым методом пластометрического исследования сопротивления деформации металлов и наиболее чувствительной оценкой склонности материалов к разрыву. С помощью пластометрических испытаний на растяжение достаточно точно можно определить оптимальные , температурно-скоростные условия деформации труднодеформируемых металлов и сплавов.

В хлоридных, сероводородных, щелочных, аммиачных и некоторых других средах коррозионные потери металла также не всегда характеризуют его работоспособность — при определенных условиях эксплуатации в таких средах возможно растрескивание металла. Коррозионное растрескивание рассматриваемого типа —-явление очень сложное. Имеющаяся по этим вопросам количественная информация отрывочна, разрозненна и часто противоречива. Далек от полной ясности даже перечень факторов, определяющих интенсивность этого опасного явления. В некоторых случаях основным является уровень напряжений, в других — присутствие окислительных примесей в среде, в третьих — наличие ватерлинии, в четвертых — состояние металла. Хотя сейчас еще невозможно дать систематизированные рекомендации по условиям безопасного применения материалов в таких средах, сочтено все же полезным привести критически составленные сводки наиболее надежных данных о склонности материалов к коррозионному

факт уменьшения склонности материалов к радиационному распуханию о введением примесей или при проведении удачной термомеханической обработки предшествует теоретическому обоснованию причин их благоприятного влияния на реакцию материала относительно воздействия облучения. Иными словами, разработка радиационно-стоиких материалов часто носит эмпирический характер. Научно обоснованные рекомендации разработчикам конструкционных материалов могут быть даны только на основании достоверных знаний о механизмах зарождения и роста пор.

отсутствие склонности материалов, применяемых для трущихся пар подшипников, к «самосвариванию» и «схватыванию» при аварийном прекращении подачи питающей жидкости, к деформациям и фазовым превращениям при температуре до 400 "С, к изменению размеров при проведении дезактивации контура моющими растворами; используемые материалы должны быть в максимальной степени технологичными, дешевыми и взаимно совместимыми; нежелательно присутствие в материале подшипника элементов, которые при облучении в реакторе приобретают долго-