Зернистой загрузкой

Частицы карбидов в структуре троостита или сорбита отпуска в отличие от троостита и сорбита, полученных в результате распада переохлажденного аустенита, имеют зернистое, а не пластинчатое строение. Образование зернистых структур улучшает многие свойства стали, особенно пластичность и вязкость, а главное — сопротивление разрушению. При одинаковой твердости и временном сопротивлении сталь с зернистой структурой имеет более высокие значения предела текучести, относительного сужения и ударной вязкости, а также параметров вязкости разрушения.

Когда размеры структурных компонентов композиционного материала (например, диаметр волокон, толщина слоев) значительно меньше размеров конструкции, для технических приложений часто оказывается достаточным знать усредненные характеристики движения. В таких случаях вполне приемлемой оказывается модель сплошного тела, в котором^ неоднородности «сглажены». Примером такого подхода может служить использование классической теории упругости для описания традиционных конструкционных материалов, обладающих гетерогенной зернистой структурой. Аналогичная модель слоистого композиционного

сравнению с ползучестью; 2) различная интенсивность старения и др. структурных процессов в условиях Р. (при падающем напряжении) и при ползучести (при практически постоянном среднем напряжении). Скорость Р. характеризуется временем Р., за к-рое релаксирующая величина уменьшается в е(=2,7) раз. В теле может происходить одновременно несколько процессов: Р. физич. и физико-химич. св-в (в зависимости от состава, структуры, темп-рных, магнитных и электрич. полей и т. д.). Напр., в неравномерно упруго-деформированном теле Р. может происходить также путем уменьшения неравномерности гемп-ры (к-рая возникает при охлаждении растянутых и нагрева сжатых зон), путем диффузии более крупных атомов в растянутые, а более мелких — в сжатые зоны и от др. причин. Совокупность времен релаксации (или их обратных значений) образует релаксационный спектр данного материала. Процесс Р. в поликристаллах я вообще в материалах с зернистой структурой б. ч. проходит активнее по поверхностям раздела (зерен, блоков мозаичной структуры, поверхностям сдвигов и т. д.). Поэтому, так же как и для диффузии, различают пограничную и объемную Р. Т. к. правильность строения обычно убывает от середины к краю зерен, то степень неупорядоченности приграничных зон б. ч. выше, а энергия активации — соответственно меньше, чем внутренних зон. Вблизи границ зерен и происходит пограничное вязкое течение, вызывающее Р. напряжений. С повышением темп-ры испытания растет скорость диффузии и падает коэфф. вязкости, что сильно увеличивает скорость Р. (снижает сопротивление Р.). Если для обнаружения Р. при 20° у стали требуются испытания продолжительностью в тысячи часов, то при высоких темп-pax Р. проявляется уже за минуты и быстрее. Если считать тело до нагружения находящимся в равновесии, то с ростом приложенного напряжения неравновесность напряженного образца увеличивается и скорость Р. растет. Чем выше темп-pa испытания, тем сильнее возрастает скорость Р. с увеличением исходного напряжения. Как правило, с ростом времени скорость релаксации постепенно уменьшается, что соответствует подобному же уменьшению скорости при переходе от Неустановившейся к установившейся (или от I ко II периоду) ползучести. Что касается III (ускоренного) периода, к-рый наблюдается при ползучести вследствие развития трещин и повышения локальных напряжений, то в условиях Р. при снижающихся средних напряжениях обычно скорость процесса постепенно уменьшается. Однако в нек-рых случаях, напр, при интенсивных фазовых превращениях, когда выделяются крупные сферо-идизированные частицы о-фазы при 650— 700°, у иек-рых аустенитных сталей с резкой структурной нестабильностью после значительного времени скорость Р. может возрастать, приводя к т. н. III периоду Р. Т. о., III (ускоренный) период Р. яв-

При вытяжке изменяется форма первичных кристаллов слитка и создаётся волокнистая структура (волокно) в направлении вытяжки, в первую очередь — в зоне с зернистой структурой, затем в зоне смешанной структуры и путано-дендритной и в последнюю очередь — в зоне с крупными столбчатыми (ше-стоватыми) дендритами. Поэтому при известных степенях деформации кованый металл может иметь неоднородное строение: в периферийной зоне сечения слабо прокованного металла могут обнаруживаться не ориентированные в направлении течения кристаллы, а в сердцевине сечения после сравнительно небольшой степени деформации металл может приобретать волокнистое строение.

Турбинная лопатка — святая святых современной авиации и энергетики, ибо это самая напряженная деталь газовой и паровой турбины: ее прочностью и жаростойкостью определяются и предельно достижимые скорости самолетов, и экономичность гигантских энергетических систем. Обычно лопатки льют из жаропрочных сплавов, обладающих зернистой структурой. Границы между зернами — уязвимое место, откуда начинается разрушение при тепловых ударах — резких сменах температур, неизбежных после каждого запуска или остановки. Инженеры известной моторостроительной фирмы «Пратт-Уитни» пришли к выводу, что лучше всего будут работать лопатки, состоящие из целого кристалла и лишенные непрочных границ между зернами. Специальный литейный процесс с направленной кристаллизацией действительно позволил получить такие лопатки. Эксперименты показали, что монокристаллические лопатки выдерживают вдвое больше тепловых ударов, чем обычные.

козернистой структурой (яв-

строение. Образование зернистнх структур улучшает многие свойства стали. При одинаковой твердости, временном сопротивлении и пластичности сталь с зернистой структурой имеет более высокие значения предела текучести, относительного сужения и ударной вязкости.

При содержании углерода 0,8% микроструктура представляет собой зерна чистого перлита (см. рис. 51, г). При рассмотрении под микроскопом перлит имеет вид темных включений неоднородного строения. Вследствие значительной дисперсности структуру перлита можно отчетливо различать только при увеличениях более чем в 500 раз. Перлит может иметь пластинчатую или зернистую структуру, что определяют условия охлаждения. При этом сталь с зернистой структурой перлита отличается лучшей пластичностью и обрабатываемостью резанием.

Для оценки морозостойкости используется маркировка по числу циклов попеременного замораживания и оттаивания: F 10, F 15, ..., F400, F 500. Величина этого показателя зависит от состава, строения и влажности природных строительных камней. Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. Слоистая структура существенно снижает морозостойкость.

При вращении вала в подшипнике вязкая часть структуры материала подшипника изнашивается скорее. В местах износа располагается слой масла, смазывающего твердые участки структуры, на которые опирается вал, что снижает коэсрфициент трения и износ. Отожженная оловянистая бронза с зернистой структурой теряет антифрикционные свойства и непригодна для подшипников, так как отжиг уменьшает ликвацию и приводит к однофазной структуре. Добавка свинца в оловянистые бронзы значительно улучшает качество их как подшипникового материала. Таким сплавом является, например, оловянистая бронза марки Бр. ОС8—12, содержащая 8% Sn и 12% РЬ.

Если образуются дендриты, то плоскости сечений разветвлений одинаковых кристаллов нельзя отличить друг от друга. В этом случае сечения разветвлений (фото 3.7) называют ячейками (см. разд. 6.1.1). Сечения ячеисто кристаллизующихся кристаллов (фото 3.6) называют «зернистой структурой» (в отличие от первых они образуют замкнутую сетку).

вание. Этот процесс реализуется на фильтрах с зернистой загрузкой или на микрофильтрах.

Ниже представлены показатели доочистки городских сточных вод Курьяновской станции аэрации (Москва) на фильтрах с зернистой загрузкой [10]:

В последние годы за рубежом получила распространение доочистка озонированием, которая наряду с высоким бактерицидным эффектом и разрушением токсичных соединений способствует окислению растворенных и удалению взвешенных веществ. МосводоканалНИИпроектом разработана схема глубокой очистки биологически очищенных сточных вод Курьяновской и Северной станций аэрации г. Москвы, которая предусматривает после доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой озонирование в течение 15 мин при дозе озона 25 мг/л. Исследованиями установлено, что озонирование городских сточных вод снижает содержание взвешенных веществ на 60%, БПКб — на 60—70%, ХПК — на 40%, содержание ПАВ — на 90%, фенолов —на 40%, а также обесцвечивает воду на 60 %.

** Состав сточных вод после доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой.

После доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой сточные воды имели неблагоприятные органолептические показатели, характеризовались относительно высоким содержанием взвешенных веществ, фенолов, нефтепродуктов и микро-биальных загрязнений. Кроме того, они содержали ряд химических соединений — тяжелые металлы (такие, как Си, Ni, Cr, Zn, Pb), 3,4-бензапирен и другие вещества, неблагоприятно воздействующие на организм человека.

Для достижения приведенных выше требований могут применяться любые методы — очистка фильтрами с зернистой загрузкой, в биологических прудах, озонированием, коагуляцией, адсорбцией, импульсными электрическими зарядами, радиационной обработкой, а также их сочетанием.

Исходя из рассмотренных требований к качеству доочищен-ных сточных вод, представляет интерес сравнение гигиенической эффективности различных видов доочистки. В [10] дана гигиеническая оценка доочистки сточных вод Курьяновской станции аэрации на фильтрах с зернистой загрузкой. В табл. 3.2 приведено изменение гигиенических показателей в процессе фильтрации на песчаных фильтрах; данные по другим показателям'— ХПК, ВПК, содержанию взвешенных веществ — приведены на с~ 43.

Зарубежная практика имеет многолетний опыт использования городских сточных вод на промышленных предприятиях и в том числе на ТЭС и АЭС. Обращают внимание существенные различия в степени очистки этих вод перед повторным использованием в системах технического водоснабжения ТЭС. Наряду с усиленной биологической очисткой, глубокой и комплексной физико-химической доочисткой в некоторых случаях ограничиваются минимально необходимыми стадиями — биологической очисткой с доочисткой на фильтрах с зернистой загрузкой.

Выше было показано, что городские очистные сооружения включают первичную и вторичную очистки. Доочистка применяется главным образом на сооружениях, подготавливающих сточную воду для повторного ее использования в промышленности или сельском хозяйстве. Наиболее простым и распространенным видом доочистки является фильтрование на фильтрах с зернистой загрузкой.

В [164] изучена кинетика и эффективность озонирования городских биохимически очищенных сточных вод. Озонированию подвергались сточные воды, прошедшие механическую доочистку на фильтрах с зернистой загрузкой, и сточные воды, прошедшие физико-химическую доочистку, включавшую коагуляцию сульфатом алюминия дозой 200 мг/л и фильтрование на механических фильтрах. Исследование показало, что озон легко и полностью окисляет нитриты, ОПАВ и сульфиды. Концентрация NO3~ возрастает за счет окисления NO2~; ВПК снижается незначительно: от 4—6 до 3—5 мг/л.

Особое внимание следует обращать на рациональную организацию процесса дозирования реагентов. При этом целесообразно, чтобы принимаемые технические решения удовлетворяли следующим требованиям: обязательное фильтрование всех растворов легкорастворимых реагентов до расходных баков со скоростью 6 м/ч в специальных фильтрах с зернистой загрузкой (термоантрацит или кварц) с размером зерен 1 — 3 мм; по возможности сниженная установка дозаторов на нулевой отметке в месте, удобном для обслуживания; подача отдозированного раствора в необходимую точку плунжерным или центробежным насосом-дозатором с фторопластовой набивкой сальников (для легкорастворимых реагентов) или гидроэлеватором для известкового молока. Для агрессивных растворов и абразивных суспензий должны подбираться соответствующие материалы. В качестве рабочей воды для гидроэлеватора известкового молока должна использоваться умягченная вода с давлением не ниже 4 ат. Допустима установка вне здания в непосредственном примыкании к зданию водоочистки следующего оборудования: осветлителей, баков осветленной, очищенной и промывочной воды, декарбонизаторов и буферных баков горячей воды. При этом для осветлителей создается возможность обслуживания их верхней части за счет строительства надстройки с крышей, края которой должны создавать навес над стенкой аппарата на 1 м, и нижней части путем строительства под-фундаментного помещения.