Вследствие релаксации

всчедствш' вочврата, существенно не изменяет микроструктуры (рис 706) Нагрев до"350°С приводит зерна металла почти к равноосному состоянию, вследствие рекристаллизации, Зта тем-

вых зерен аустенита будет такой же, как и у исходного зерна аустенита. Если исходное зерно было крупным (сталь была перегрета), то и после повторного нагрева несколько выше Ася, т. е. после полного отжига, оно также будет крупным Однако при продолжении нагрева в аустенитной области зерно аустенита вместо того чтобы укрупняться, будет измельчаться. Измельчение зерна, особенно в легированной стали, может быть достигнуто нагревом на 100— 300 °С выше Лс.л вследствие рекристаллизации аустенита, получившего наклеп в процессе фазового у 4=fc а-превращения. В некоторых случаях требуется выполнение двух- и даже трехкратного нагрева для накопления этого фазового наклепа в такой степени, чтобы прошла рекристаллизация.

Ползучесть обусловливается двумя процессами, протекающими при высокотемпературном длительном нагружении металла и действующими противоположно. Так, в процессе пластической деформации при высоких температурах происходит упрочнение (наклеп) металла, что повышает его сопротивление деформации. Одновременно при температуре нагрева металла, превышающей температуру его рекристаллизации, происходит разупрочнение металла вследствие рекристаллизации, что облегчает деформацию.

Микротвердость. Электролитические осадки металлов в большинстве случаев имеют значительно большую микротвердость, чем полученные из расплава, а покрытия, полученные из комплексного электролита — еще более-высокую. Микротвердость катаного серебра составляет 300—500 МПа, в то время как микротвердость покрытий, полученных из цианистого электролита, находится в пределах 900— 1100 МПа. Микротвердость серебряных покрытий, полученных из электролитов с блескообразующими добавками, можеть быть 1300— 2400 МПа. При нагревании осадков серебра микротвердость снижается вследствие рекристаллизации, которая заканчивается при 600 "С. Это так называемый ускоренный метод старения. Естественному старению подвержены все осадки серебра, полученные электролитическим способом, вследствие увеличения зерна и постепенного снижения микротвердости; причем снижение идет интенсивно в первый месяц, затем замедляется и через полгода максимально стабилизируется. Так, микротвердость блестящих серебряных покрытий из аммиакатносуль-фосалицилатного электролита через полгода уменьшилась с 2400 МПа до 1900 МПа. Стабилизировать микротвердость в процессе старения можно легированием его небольшими присадками неблагородных металлов, как из цианистых электролитов, так и из нецианистых электролитов. Такие добавки, как никель, кобальт, сурьма, висмут, дают возможность повысить и стабилизировать микротвердость, видно из pnci 5.

Аустенитная хромоникелевая сталь также чувствительна к сильному росту зерна в зонах термического влияния, но в несколько меньшей степени, чем ферритная. Особенно сильный рост зерна наблюдается при сварке хо-лоднодеформированной хромоникелевой сжали вследствие рекристаллизации. В хромоникелевой аустенитной стали (типа 18% Сг и

При высоких рабочих температурах ЭГК ТЭП вследствие термически активируемых и диффузионных процессов устраняется структурная метастабильность деформированных монокристаллов и осуществляется переход их к стабильному состоянию. Устранение следов пластической деформации при отжиге . (разупрочнение) происходит вследствие процессов возврата, полигонизации и рекристаллизации [31]. Однако ориентацион-ная зависимость деформационного упрочнения, условия пластической обработки, а .также примеси, энергия дефектов упаков-. ки и т. д. существенно влияют на характер процессов разупрочнения, на взаимосвязь полигонизации и рекристаллизации [10, 24, 37, 38, 41, 42, 48, 70, 71, 74—76, 101, 121, 126, 135, 1361 При этом устранение упрочненного состояния монокристаллов вследствие рекристаллизации (т. е. образования высокоугловых границ) — крайне нежелательное явление, так как означает превращение монокристалла в поликристаллический материал с присущими ему недостатками (см. предыдущий раздел): уменьшение работы выхода электронов, появление эффектов «пропотевания» жидкого металла через границы зерен и т. д. [10, 71, 126].

Газовыделение в зазоры повышает внутреннее давление и создает опасность разрушения оболочки. Обычно при изготовлении твэлов зазоры заполняют гелием, имеющим лучший коэффициент теплопроводности по сравнению с воздухом и аргоном. При газовыделении в зазоры ухудшается теплопередача между топливом и оболочкой, что приводит к повышению температуры сердечника. При облучении снижается и без трга низкая теплопроводность двуокиси урана.: Малая теплопроводность и обусловленные ею высокие термические напряжения вследствие большого градиента температуры вызывают растрескивание сердечника, причем трещины распространяются обыч"-но в радиальном направлении. Облучение сопровождается изменением структуры спеченной двуокиси вследствие рекристаллизации и образованием столбчатых кристаллов, охватывающих до 70% всей площади поперечного сечения сердечника. Отклонение состава двуокиси урана от стехиометричного интенсифицирует также рост зерна. В центре цилиндрических таблеток или стержней, т. е. в зоне наивысшей температуры при облуче-.нии, образуется полость. При возрастании температуры в центре сердечника твэла до температуры плавления образование полости облегчается. При облучении свободно засыпанной или уплотненной, но неспеченной, двуокиси урана происходит интенсивное спекание частиц при температуре л; 900° С.

Существует несколько теорий, объясняющих природу ползучести металлов. Хорошее совпадение с экспериментами дает теория наклепа и рекристаллизации. В нагруженном поликристаллическом металле вследствие различной ориентировки зерен по отношению к действующим напряжениям возникает значительная перегрузка одних зерен и недогрузка других. В перегруженных зернах происходит пластическая деформация. Они разгружаются и одновременно упрочняются в результате наклепа. Далее пластическая деформация распространяется на непродеформировавшиеся зерна. Упрочнившиеся в первый момент зерна через некоторое время разупроч-няются вследствие рекристаллизации. В них опять возникает пластическая деформация, они опять упрочняются и т. д. При этом в образце или детали происходит постепенное накопление пластической деформации.

На второй стадии процесса ползучести в единицу времени упрочняется вследствие наклепа столько же зерен, сколько разупрочнилось вследствие рекристаллизации. Скорость ползучести остается постоянной. Упрочнение компенсирует разупрочнение.

При сварке холоднокатаных и холоднотянутых труб, не подвергавшихся последующей термической обработке, происходит сильное разупрочнение металла вследствие рекристаллизации. Иногда при этом наблюдается сильное снижение пластичности. Известны случаи, когда в результате стыковой сварки наклепанных труб из стали 12Х2МФБ ударная вязкость в стыке снижалась до 0,5—1 кГ-м/см2. Ударная вязкость этих же труб в сварном стыке после нормализации составляла около 15 кГ-м/см*.

регруженных зернах происходит пластическая деформация. Они разгружаются и одновременно упрочняются за счет наклепа. Пластическая деформация распространяется на непродеформи-ровавшиеся зерна. Упрочнившиеся в первый момент зерна через некоторое время опять разупрочняются вследствие рекристаллизации. В них опять возникает пластическая деформация, и они опять упрочняются и т. д. В образце или детали тем временем происходит плавное накопление пластической деформации.

Левая часть равенства (3.13) представляет собой приращение внутренней энергии тела. Приращение поверхностной энергии имеет знак плюс, так как на эту величину увеличилась внутренняя энергия тела. Приращение потенциальной энергии деформации имеет знак минус, так как эта доля внутренней энергии выделяется телом (вследствие релаксации напряжений в связи с появлением новых, свободных от нагрузок, поверхностей тела). Тогда условие (3.13) запишется в виде уравнения:

жения. В этом случае болты устанавливают с большой начальной затяжкой, которая в процессе эксплуатации уменьшается как вследствие релаксации напряжения-в болтах, так и обмятия шероховатостей стыков деталей.

щей (сге - упругое напряжение), 5Ve - относительное увеличение объема при образовании микро-, мезо- и макроповреждений, 5VS - уменьшение 5VC вследствие релаксации напряжений при пластической деформации.

Здесь принято, что работа внешних сил равна нулю, а тело с трещиной — идеально упругое во всех своих точках. Левая часть равенства (3.11) представляет собой приращение внутренней анергии тола. Приращение поверхностной энергии положительно, так как внутренняя энергия увеличивается. Приращение потенциальной :>шфгии деформации отрицательно, так как внутренняя энергия уменьшается (вследствие релаксации напряжений в свягш с появлением новых, свободных от нагрузок, поверх нос/гей тела).

щей (ае - упругое напряжение); 8Ve - относительное увеличение объема при образовании микро-, мезо- и макроповреждений; 8V3 - уменьшение 5Ve вследствие релаксации напряжений при пластической деформации.

жения. В этом случае болты устанавливают с большой начальной затяжкой, которая в процессе эксплуатации уменьшается как вследствие релаксации напряжения в болтах, так и обмятая шероховатостей стыков деталей.

свойства которых по сравнению с углепластиками ухудшаются уже при комнатной температуре, что свидетельствует о существовании нескольких механизмов уменьшения прочности. Стеклянные волокна более чувствительны к действию влаги, чем графитовые, 'поэтому, вероятно, деструкция поверхности раздела в стеклопластиках наступает быстрее, чем в углепластиках. Уменьшение прочности стеклопластиков связано с изменением свойств смол, деструкцией волокна и поверхности раздела, а также с релаксацией напряжений в. смолах. Потеря 'прочности композитов в результате поглощения влаги лочти одинакова для всех систем, если используется одна и та же смола. При одинаковой адгезии между волокном и смолой степень деструкции стекло-, боро- и углепластиков вследствие релаксации напряжений также должна быть одинаковой. Поэтому по степени деструкции поверхности раздела композита можно судить о стойкости его к старению. Со временем в результате деструкции прочность полимерных композитов при комнатной температуре падает. Ниже приводятся некоторые доказательства в подтверждение влияния трех названных факторов на уменьшение прочности композитов при старении.

экспериментальных точек) для циклов с длительностью выдержки 1,5; 5,7 и 10,7 мин, что естественно для первого цикла нагружения. Из графика видно также, что величина релаксация напряжений наиболее значительна в первый период, и за Время выдержки 1,5 мин (цикл длительностью тц=2,8 мин) развивается основная доля деформации ползучести. Так, для сплава ХН62ВМКЮ (рис. 62) релаксация за 1,5 мин приводит1 к уменьшению напряжений на 40—50%, а последующая выдержка до 10,7 мин — всего на 10—12%. Таким образом, наибольшее относительное уменьшение напряжении вследствие релаксации и развитие деформаций ползучести происходят в циклах с короткой выдержкой (тв='1-7-3 мин). В таких циклах материал получает наибольшие повреждения, поскольку за ресурс изделия их может быть много (из-за небольшой продолжительности). Это обстоятельство подтверждают опытные данные (см. гл. III), которые показывают, что зависимость долговечности от длительности цикла имеет минимум при тц=Зч-5 мин.

суммарная (накопленная) деформация ползучести при релаксации, вонзикающей в каждом им цикле; Д0Р — уменьшение напряжений за цикл вследствие релаксации; есэ — предельная деформация ползучести при эквивалентном напряжении релак:а-ции арэ.

претации время, необходимое для разрушения тр, определяется из выражения (6) в зависимости от размаха напряжения 2 аа, который при длительных выдержках в условиях мягкого нагруже-ния может рассматриваться как постоянный. При изменении величины 2аа вследствие релаксации и перераспределения напряжений в условиях той или иной жесткости нагружения время для разрушения определяется из условий линейного накопления

Установлено, что указанное время длительности цикла является в определенном смысле «предельным временем», так как для рассматриваемых условий нагружения (режимы «а — г», см. таблицу) еще не проявляются в явной форме реологические процессы. По истечении же этого предельного времени вследствие релаксации напряжений сжатия начинается процесс интенсивного роста деформаций ползучести (режим «д»).