Температурный интервал хрупкости

Пластичностью называется способность металла деформироваться без разрушения под действием нагрузки.

 

При испытании на растяжение пластичность определяют двумя величинами: относительным удлинением и относительным сужением.

Для того чтобы понять, как эти величины определяются, следует образец до испытания сопоставить с разрушенным образцом, как это сделано на рис. 22 (выше). После разрушения образец оказался длиннее, но он сузился, особенно в месте образования шейки.

Относительное удлинение определяет, на какую величину образец удлинился после растяжения по отношению к первоначальной длине.

Эта величина обозначается буквой δ (дельта) и выражается в процентах:

где:

· l₀ — начальная расчетная длина образца в мм;

· l — конечное значение расчетной длины в мм.

Предел прочности определяется как

Относительное сужение характеризует степень уменьшения площади поперечного сечения в шейке.

Обозначается эта величина буквой φ (пси) выражается в процентах:

где:

· F₀ — первоначальная площадь в мм²;

· F —- площадь в шейке в мм².

Обычно механические характеристики металла в области высоких температур, достигающих температуры плавления, опре­деляют на специальных установках, включающих в себя нагре­вательное устройство, имитирующее температурный цикл сварки, и механическую часть и оснащенных регистрирующими прибо­рами.

Подлежащий испытанию образец нагревают до темпера­туры, при которой необходимо определить его свойства, и нагру­жают, записывая кривые П = f(Т).

 

На рис. 12.39 приведены типичные кривые, характеризующие изменение прочности и пластичности сплавов при высоких тем­пературах. В области нагрева до температур, близких к темпе­ратуре равновесного солидуса (Тс), прочность и пластичность сплавов резко падают.

Пластичность остается на весьма низком уровне в некотором интервале температур, а затем опять повы­шается.

Такое неоднозначное изменение свойств можно объяс­нить, рассмотрев процесс кристаллизации металла из жидкого состояния.

 

Исследуемый металл после расплавления охлажда­ется и, начиная с температуры Тл, в нем образуются зародыши твердой фазы. До тех пор, пока количество твердой фазы неве­лико, металл находится в жидко-твердом состоянии, пластич­ность расплава практически не отличается от пластичности жидкости, так как кристаллы твердой фазы свободно перемеща­ются в жидкости, не ограничивая ее способность перетекать и занимать любую форму (рис. 12.40, а). Металл способен принимать под действием нагрузки новую форму не разрушаясь.

 

Начиная с некоторой температуры, названной температурой верхней границы интервала хрупкости (Т_ВГ), металл переходит в стадию твердо-жидкого состояния, характеризующегося таким увеличением количества твердой фазы, при котором возможность жидкости перетекать между затвердевшими зернами резко уменьшается.

 

При деформировании происходит заклинивание зе­рен, и дальнейший процесс становится возможным только в случае пластической деформации самих зерен либо смещения их друг относительно друга.

Однако прочность закристаллизовавшейся твердой фазы в этот период намного больше и поэтому, если наступает разрушение, оно происходит по границам зерен, т. е. имеет межкристаллический характер.

Пластичность металла, находящегося на такой стадии затвердевания, очень мала — доли процента. Металл способен принимать под действием нагрузки новую форму с разрушением по границам зерен, включающим эвтектики, прочность которых ниже прочности затвердевших зерен.

 

С дальнейшим снижением температуры возрастает прочность прослоек, уменьшается их объем, увеличивается число контактов между зернами. Одновременно с этим повышается и прочность самих границ зерен. При некоторой температуре границы упрочняются настолько, что разрушение начинает про­ходить не по ним, а по телу самих зерен (точка А).

При этом пластические свой­ства материала возрастают, так как деформация уже не концен­трируется по малым прослойкам между зерен, а воспринимается всем агрегатом в достаточной степени равномерно.

Температура резкого возрастания пластических свойств находится ниже тем­пературы равновесного солидуса и носит название нижней грани­цы хрупкости (Т_НГ).

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: