Высокочастотной индукционной

где N* — долговечность, вычисляемая по второму слагаемому уравнения кривой усталости, приведенному в п. 4.1.4. § 2 гл. 11 для амплитуды высокочастотной деформации еаь = а*ь/Е' при данных ? и т и коэффициенте асимметрии г (п*) высокочастотного цикла. Это повреждение вычисляется для каждого высокочастотного цикла и суммируется в одном низкочастотном.

Двухчастотный характер нагружения в условиях жесткого режима деформирования, когда амплитуды высокочастотной еа% и суммарной еа деформаций поддерживаются постоянными, проявляет дополнительные эффекты, связанные с изменением сопротивления деформированию материалов в этих условиях. Из сопоставления полученных в этих условиях экспериментальных данных (для стали Х18Н10Т с частотами Д = 1 цикл/мин, /2 = = 30 Гц, амплитудами высокочастотной деформации е0.2 = 0,025 и 0,045% и режимом нагружения, соответствующим изображенному на рис. 4.19, а) с соответствующими данными по одночастотному нагружению можно видеть (рис. 4.32), что наложение амплитуды высокочастотной деформации eaz = 0,025% (5-^-8% от еа и 11—13% от о*0) приводит к увеличению степени упрочнения материала в процессе циклического нагружения и тем самым к повышению амплитуд максимальных напряжений (рис. 4.32, б) по сравнению с одночастотным нагружением (рис. 4.32, а) при одинаковых размахах максимальной деформации. Вместе с этим, как видно из рис. 4.32, б, при действии высокочастотной составляющей увеличивается и продолжительность стадии исходного упрочнения, которая в этом случае составляет n!Np ^ 0,25. Увеличение амплитуды еа2 до 0,045% (8—25% от еа и 18—30% от о*„) еще в большей степени растягивает период исходного упрочнения (до n/Np я=г 0,3 -ь 0,4) и повышает уровень действующих максимальных напряжений, что свидетельствует о стимулировании высокочастотной деформацией свойства циклического упрочнения материала.

Аналогичные результаты получены и при двухчастотном жестком нагружении (/2//i = 1500) различных по циклическим свойствам сталей. При этом характерным оказывается тот факт, что материалы при действии высокочастотной деформации в качественном отношении сохраняют свои циклические свойства (рис. 4,33,6), присущие им при одночастотномнагружении (рис. 4.33, а).

Однако при сохранении общей тенденции циклического поведения, все эти материалы проявляли свойство повышения амплитуд напряжений при действии высокочастотной деформации в сравнении с равным по размаху максимальной деформации одно-частотным нагруженном, т. е. под действием ем материал повышал степень своего упрочнения, причем тем в большей степени, чем выше была величина амплитуды наложенной деформации. Этот эффект, по-видимому, связан с повышением скорости деформирования материала вследствие действия высокочастотной деформации и имеет место как при циклическом упрочнении материалов (сталь 22К и период исходного нагружения стали Х18Н10Т), так и при их циклическом разупрочнении (сталь 12Х2МФА и основной период нагружения для стали Х18Н10Т). На рис. 4.34 показано для всех трех материалов изменение величины циклической пластической деформации б'*"' с изменением величины амплитуды высокочастотной деформации еа2. Видно, что при одинаковом размахе циклической упругопластической деформации 2 еа, который в процессе испытаний в жестком режиме поддерживается постоянным, величина б, измеренная в данном случае на 50% общей долговечности, уменьшается с увеличением высокочастотной деформации е,а от 0 (одночастотный режим) до 0,07%.

Анализ структуры и предпосылок вывода уравнения (4.22), характеризующего основной для диаграмм циклического упруго-пластического деформирования параметр — модуль циклического упрочнения m^i показывает, что его величина и поцикловая кинетика определяются в первую очередь характеристиками исходного нагружения материала ё«» и т», а также параметрами циклического деформирования А*, В1 и С1. Таким образом, эффект упрочнения материала вследствие действия высокочастотной деформации при равном с одночастотным нагружением уровне исходного деформирования ё'°> может быть охарактеризован путем определения при двухчастотном нагружении соответствующих этим условиям величин модуля исходного упрочнения материала т\ н параметров циклического деформирования А , В и С , что в свою очередь позволит определить особенности кинетики т^ в рассматриваемом случае.

В качестве примера к изложенным выше положениям на рис. 4.35, а приведены экспериментальные данные по исходному деформированию (в нулевом полуцикле) стали Х18Н10Т без наложения высокочастотной деформации еа2 = 0 (темные круглые точки), а также при наложении еа2 = 0,035% с частотой /2 = 25 Гц (светлые круглые точки) и еа2 = 0,07% (темные треугольные точки). Видно, что в двух последних случаях кривая деформирования располагается выше кривой для монотонного нагружения. Пересчет этих данных в относительные координаты позволяет получить численные значения модуля исходного упрочнения т0, которые составляют для одночастотного нагружения в рассматриваемых

Рис. 4.34. Изменение ширины петли пластического гистерезиса в зависимости от уровня высокочастотной деформации при жестком двух-частотном нагружении (300° С)

условиях m0 = 0,16, а для двухчастотного нагружения с eaz = = 0,035% — mi = 0,19 и еа2 = 0,07% - тй = 0,22, что свидетельствует об увеличении этого параметра с ростом амплитуды высокочастотной деформации.

Распространение этого расчета на последующие полуциклы нагружения требует определения в условиях двухчастотного нагружения параметров функции F (k) согласно уравнениям (4.14) или (4.15). Для исходного периода упрочнения стали Х18Н10Т в первых полуциклах, когда функция F (k) принимается в форме уравнения (4.15), величина параметра В( для одно-частотного нагружения согласно экспериментальным данным составила В1 = 0,53, а для двухчастотного нагружения с eaz = = 0,035% — В' = 0,28 и с eaz = 0,07% — В1 = 0,12. С учетом этих данных и уравнения (4.22) расчет кинетики модуля циклического упрочнения в рассматриваемый период нагружения дает кривые, показанные на рис. 4.36, б для различных уровней амплитуды высокочастотной деформации, удовлетворительно согласующиеся с обозначенными точками экспериментальными данными.

Таким образом, двухчастотный режим нагружения в рассматриваемых условиях для различных по циклическим свойствам сталей не изменяет характера их циклического поведения. Однако как для циклически упрочняющихся, так и циклически разупроч-няющихся материалов с увеличением уровня амплитуды высокочастотной деформации наблюдается более интенсивное упрочнение материала в отдельных полуциклах нагружения в сравнении с равным по размаху максимальной деформации одночастотным нагруженном. Этот эффект может быть учтен при определении кинетики модуля циклического упрочнения материала в случае степенной аппроксимации диаграмм циклического деформирования путем введения в расчет параметров исходного и циклического деформирования, учитывающих условия двухчастотности нагружения.

Кроме амплитуды высокочастотной деформации еа2, на характер изменения рассматриваемых параметров процесса деформи-

Исследовано [55] насыщение расплава чистого алюминия (99,999%) водородом на плотность слитков диаметром 50 и высотой 160 мм, закристаллизованных под атмосферным давлением и поршневым давлением до 200 МН/м2. Сплав выплавляли в высокочастотной индукционной печи с графитовым тиглем и продували водяным паром лри его расходе 1—2 л/мин. Затем газонасыщенный расплав заливали в металлическую матрицу, нагретую до 150° С, в которой он затвердевал под атмосферным или поршневым давлением. Установлено, что макроскопические, дефекты в слитках, содержащих водород, уменьшаются по мере увеличения давления и почти полностью исчезают при давлении 50 МН/м2. При этом с увеличением давления (свыше 20 МН/м2) значения плотности выравниваются по высоте слитка, приближаясь к максимальным.

Научный и практический интерес представляет установление концентрационного интервала предельного легирования магнием бериллиевых бронз. С этой целью исследовались сплавы одной плавки с содержанием магния ~- от 0,13 до 0,4%, полученные в высокочастотной индукционной вакуумной печи (табл. 14).

** Для исследования была использована сталь, выплавленная в электродуговой основной печи и в высокочастотной индукционной основной электропечи в состоянии "после ковки по обычной технологии,• /• • , . _

Рассмотрим результаты исследования влияния азота и углерода на фазовый состав, структуру и свойства сталей. Выплавка сталей производилась в высокочастотной индукционной печи с магнезитовой футеровкой под слоем основного шлака. Шихта состояла из армко-железа, науглероженного армко-железа, металлического хрома, металлического марганца и электролитического азотированного марганца. Слитки весом 1,5 кг, отлитые в изложнице, гомогенизировались при 1150°С в течение 10 ч и ковались на заготовки диаметром

в 1921 г. с применения для этого процесса высокочастотной индукционной

Второй способ изготовления образцов заключался в том, что губчатый титан, электролитический никель и сплав Ti—Ni, выплавленный предварительно, смешивались в заданной пропорции, чтобы понизить температуру плавки. Эта шихта плавилась в вакуумной высокочастотной индукционной печи в графитовом тигле. С помощью горячих ковки и прокатки в калибрах изготавливались прутки 05 мм, иа части прутков волочением получали проволоку 01 мм. После гомогенизирующего отжига при 1000 °С в течение 4 ч вырезались образцы для исследований. Измерения проводили после отжига при заданной 7" и закалки в воде. Эти сплавы в зависимости от Т нагрева и продолжительности выдержки при выплавке отличались по концентрации углерода [0,2-0,6% (ат.)]. Полученные таким способом образцы далее мы будем называть сплавами Ti—Ni—С высокочастотной выплавки.

период начался с применения Девиллем и Дебраем в 1857 г. тигля или печи из окиси кальция, в которых можно было плавить платину в кислородном пламени. С этого времени платина становится доступной, при этом важное значение имело освоение в 1862 г. процесса повышения прочности платины путем добавления иридия. Третий современный период начался в 1921 г. с применения для этого процесса высокочастотной индукционной электропечи, изготовляемой фирмой «Аякс-Нортруп».

Коэффициент полезного действия лабораторной высокочастотной индукционной печи всего лишь 50%, но описанные удобства работы компенсируют этот недостаток. Температурный предел печи обычно ограничивается качеством огнеупорных материалов и тепловой изоляции; этот тип печи наиболее подходит для высокотемпературной плавки.

Совершенно другой подход к изучению тройных систем был принят Брэдли и его сотрудниками в их работе по исследованию сплавов железа, никеля и алюминия [142]. Эти исследователи не интересовались связью ликвидуса и солидуса. Они изучали главным образом структуру сплавов .при низкой температуре и особенно образование сверхструктур. Работа в этом случае выполнялась в следующем порядке. Сначала в высокочастотной индукционной печи приготовляли слитки. Однако при работе на специальной установке, -вероятно, более предпочтительным было бы кокильное литье. Слитки гомогенизировали при высокой температуре, после чего приготовляли порошки, которые нагревали до высокой температуры и очень медленно (со скоростью порядка 1—2 град/час) охлаждали до комнатной температуры. После этого порошки исследовали методом Де-

Оборудование и технологические операции. Вакуумная инду! ционная плавка — это метод, при котором просто использук индукционную печь, поместив ее для этого в вакуумную кг меру и обеспечив возможность без нарушения вакуума выпу< кать металл из печи и осуществлять его заливку в соответ ствующие формы. Если не принимать в расчет необходимост применения специальной облицовки (футеровки), способно] работать в условиях вакуума, а также устройств для дис танционного управления, то окажется, что операция выплав ки очень мало отличается от таковой в условиях открыто! выплавки в высокочастотной индукционной печи.

Коэффициент полезного действия лабораторной высокочастотной индукционной печи всего лишь 50%, но описанные удобства работы компенсируют этот недостаток. Температурный предел печи обычно ограничивается качеством огнеупорных материалов и тепловой изоляции; этот тип печи наиболее подходит для высокотемпературной плавки.