Скоростях охлаждения

Исследования процесса в лабораторных условиях проводили также по методике растяжения образцов с постоянной скоростью нагружения до разрушения при фиксированном значении потенциала поляризации в среде (механохимические испытания) [214]. В качестве критерия растрескивания принимали падение пластичности, чаще относительное удлинение, а в ряде случаев — время до разрушения образца. Предполагалось, что интервал потенциалов, соответствующий падению пластичности, отвечает потенциалам растрескивания. Эффект падения пластичности проявлялся при скоростях нагружения порядка 10"5-10~7 с"1 и наблюдался не только в так называемой "узкой области" потенциалов растрескивания, но и при потенциалах катодной защиты. Однако при проведении исследований большинство авторов ограничилось "узкой областью" потенциалов, где возможна однозначная интерпретация результа-.тов в рамках карбонатной теории. Используя данную методику, были определены "узкие области" потенциалов для железа и стали в щелочах, нитритах, фосфатах, карбонатах [188-197, 234], а также выявлено влияние легирования на склонность стали к растрескиванию. Однако, "узкие области" потенциалов, полученные с помощью электрохимических и механохимических методов, не всегда совпадали между собой для растворов солей угольной кислоты. Более того, обнаруженная "узкая область" потенциалов для фосфатных растворов не может быть интерпретирована как область, отвечающая межкристаллитному растрескиванию, из-за отсутствия селективного травления по границам зерен в данной среде.

Исследования, проведенные в карбонат-бикарбонатной среде при скоростях нагружения 3 х 10"5 с"1 и диапазоне наложенных потенциалов минус 0,3-0,7 В (ХСЭ) в режиме двухполярной поляризации при температуре 20° С, не выявили в пределах ошибки эксперимента изменения пластичности по сравнению с пластичностью на воздухе. При увеличении температуры до 70° С отмечалось максимальное уменьшение относительного удлинения при потенциале поляризации минус 0,6 В (ХСЭ), в окрестностях которого и формировалась "узкая область" потенциалов КР. Испытания специально разработанных в Баттелевском институте (США) нестандартных образцов уменьшенного размера [174], проведенные в УГНТУ при температуре 70° С со скоростью деформации 8 х х Ю"6 с'1, показали большее изменение относительного удлинения -с 16% на воздухе до 11% в модельной среде при значении наложенного потенциала -0,6 В (ХСЭ), что, по-видимому, связано с проявлением масштабного фактора.

Исследования, проведенные в КБС при скоростях нагружения 3-Ю"5 с"1 и диапазоне наложенных потенциалов -0,3...-0,7 В(ХСШ в режиме двухпо яркой поляризации,показали следующее. Испытании образцов при температуре 20° С не выявили в пределах ошибки эк~-

испытания следует проводить при скоростях нагружения, обеспечивающих равновесие уровней деформации сосуда и приложенной нагрузки. Погрешность измерения давления газа не должна превышать 1%. Поскольку температура газа может повышаться при увеличении давления, величину последнего целесообразно сохранять постоянной вплоть до выравнивания температур газа и окружающей среды.

задач требует учета взаимодействия макротрещины с множественными дефектами впереди трещины не только на стадии зарождения макротрещины, но и в процессе ее распространения. Это позволило рассмотреть процесс ветвления трещины при высоких скоростях нагружения как непрерывный процесс эволюции опережающих микротрещин, заключающийся в постепенном качественном изменении механизма разрушения.

Из работ по упрочнению металлов методом комбинированного термомеханического воздействия следует выделить исследования Р. И. Гарбера и др. l[67] по так называемому программированному упрочнению. Этот метод упрочнения связан с деформированием при малых 'скоростях нагружения в условиях повышенных температур до небольших степеней деформации.

Параметры В, п к cr-i по методу Про могут быть определены по результатам испытаний на усталость по меньшей мере при трех скоростях нагружения а (не менее четырех-пяти образцов при каждой скорости). Однако существуют модификации метода Про [146], по которым экстраполированное значение предела выносливости может быть установлено по результатам только при двух или даже одной скорости нагружения.

Для уменьшения сдвига во времени при высоких скоростях нагружения необходимо устанавливать либо жесткий динамометр, либо малую массу нагружающих элементов. При испытании различных по прочности образцов целесообразно пользоваться разными по жесткости динамометрами.

3. Установка для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазоне температур

Рис. 58. Схема установки для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазоне температур.

3. Установка для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазоне температур ....................139

Формулы (41) — (45) справедливы при условии, что концентрация отдельных элементов лежит в указанных выше пределах, суммарное содержание всех легирующих элементов не превышает 5% и скорость охлаждения металла шва не превышает 2° С/с (т. е. отсутствует эффект закалки). При больших скоростях охлаждения необходимо учитывать эффект закалки, используя данные рис. 106, на котором эффект закалки в зависимости от скорости охлаждения приведен для двух эквивалентных содержаний углерода Сэ = 0,26 и Сэ = 0,57. Для промежуточных значений Сэ рекомендуется пользоваться интерполяцией и определять и^хл- Эквива-

При некоторых условиях может образоваться видманштеттова структура, характеризующаяся выделением феррита из аустеиита не только по границам зерен, но и по кристаллографическим плоскостям отдельных кристаллитов. Видманштеттова структура в сварных соединениях но желательна, так как снижает их механические свойства. Металл шва при комнатной температуре и обычных для сварки скоростях охлаждения в области температур перекристаллизации имеет ферритно-перлитную или сорбитооб разную структуру.

Повышение прочности низколегированных сталей достигается легированием их элементами, которые растворяются в феррите и измельчают перлитную составляющую. Наличие этих элементов при охлаждении тормозит процесс распада аустенита и действует равносильно некоторому увеличению скорости охлаждения. Поэтому при сварке в зоне термического влияния на участке, где металл нагревался выше температур Aclt при повышенных скоростях охлаждения могут образовываться закалочные структуры. Металл, нагревавшийся до температур значительно выше Аса, будет иметь более грубозернистую структуру.

ния в металле шва углерода для предупреждения образования структур закалочного характера при повышенных скоростях охлаждения. Возможное снижение прочности металла шва, вызванное уменьшением содержания в нем углерода, компенсируется легированием металла через проволоку, покрытие или флюс марганцем, кремнием, а при сварке низколегированных сталей — также и за счет перехода этих элементов из основного металла.

Сварка на режимах, при которых скорость охлаждения околошовной зоны выше верхнего предела, вызывает резкое снижение пластичности металла зоны термического влияния за счет ее закалки; режимы, приводящие к слишком малой скорости охлаждения (ниже нижнего предела, указанного в табл. 61), снижают пластичность и вязкость вследствие чрезмерного роста зерна. Если сталь подвержена резкой закалке, то может оказаться, что при всех скоростях охлаждения в околошовной зоне образуется мартенситная структура в таком количестве, при котором пластичность металла будет низкой.

жима сварки закаливающихся сталей необходимо рассчитать режим сварки но условиям получения швов заданных геометрических размеров и формы; рассчитать действительную скорость охлаждения шохл металла зоны термического влияния (в зависимости от условий проведения сварки) и результаты расчета сравнить с данными о допустимых скоростях охлаждения для данной стали; если действительная ско-S" $НИа*я рость охлаждения металла зоны термического влияния при сварке на принятом

Увеличение степени легирования при повышенном содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и, практически, при всех скоростях охлаждения околошовной зоны, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. Подогрев изделия при сварке не снижает скорости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших, чем и?ир, более того, способствует росту зерна, что вызывает снижение деформационной способности и приводит к возникновению холодных трещин.

может быть получен при значительно меньшем содержании углерода и меньших скоростях охлаждения, чем в нелегированных углеродистых сталях (рис. 130). При более высоком содержании хрома (рис. 130, в) устойчивость аустенита настолько высока, что даже при температуре его наименьшей устойчивости (~700°С) для его распада требуется около 300 с. При непрерывном охлаждении, как это имеет место в условиях сварки, скорости охлаждения в области температур 800—650° С даже <~0,2% °С/с приводят к получению полностью мартенситной структуры.

В первом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. В некоторой степени она может быть уменьшена. если применять сварочные материалы, дающие состав металла швов, который при сварочных скоростях охлаждения позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. Это возможно при сварке сталей, содержащих Cr ^ 18%, и достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля, марганца. В зависимости от свойств такого закаленного при сварке металла шва выбирают и режим последующей термообработки. Обычно появление такой гетерогенной структуры снижает коррозионную стойкость сварных соединений в ряде химически агрессивных сред.

Холодная сварка чугуна электродами, составы которых приведены в табл 92, положительных результатов не обеспечивает, так как при больших скоростях охлаждения, соответствующих данным условиям проведения сварки, образуется структура белого чугуна в шве и высокотемпературной области околошовной зоны, а также происходит резкая закалка металлической основы участков зоны термического влияния, нагревающихся в процессе сварки выше температуры Аса. Возникающие при этом деформа-

Если выполнить наплавку на чугун электродами, предназначенными для сварки углеродистых или низколегированных конструкционных сталей, то в 1-м слое даже при относительно небольшой доле участия основного металла получится высокоуглеродистая сталь, которая при скоростях охлаждения, имеющих место в условиях сварки без предварительного подогрева изделия, ириобре-