 |
Упрочнение материалов частицами фазовых выделении.
|
|
|
|
Фазовые выделения - Зх мерное скопление атомов примесей. Чем меньше расстояние м/у частицами тем прочнее кристалл.
Если нагреть сплав находящийся в концентрационной области выше линии АС (АС-пределы растворимости Сu в Аl),то получится α твердый р-ор. При быстром охлаждении (закалке) р-р окажется переcыщен атомами Сu ибудет со временем распадаться (старение), которое может происходить как при комн. т-ре (естествен.), так и при повышенной т-ре (искусств). Атомы Сu собираются в определенных кристаллограф плоскостях (зоны повышенной концентр. Сu - зоны Гинье-Престона). Из-за различных атомных радиусов Сu и А1 кристаллическая решетка искажается, что препятствует движению дислокаций. Внешне это проявляется в повышением сопротивления деформации и увеличением прочности сплава. (зоны Г-П. кристаллы метастабильной фазы, кристаллы стабильной фазы)
17. Жаропрочность — способность металлов выдерживать механические нагрузки без существенной деформации и разрушения при повышенной температуре. Основные критерии оценки жаропрочности (например, на срок 100 тыс. ч) предел длительной. прочности Одп— напряжение, при котором металл разрушается через 100 тыс. ч работы (испытания) при высокой (выше 450 °С) температуре условный предел ползучести % — напряжение, которое при рабочей температуре вызывает скорость ползучести металла Уд = Ю %/ч, что соответствует 1 %-ной суммарной деформации за 100 тыс. ч или Va = Ю мм/ч. Окалиностойкость (жаростойкость) — характеризует способность стали сопротивляться окисляющему воздействию газовой среды или перегретого пара при температуре 500—800 °С и выше без заметного снижения ее механических свойств в течение расчетного срока службы. Критерием окалиностойкости служит удельная потеря массы при окислении металла за определенный период времени, например за 100 тыс. ч
|
|
|
18. Наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии металлов является газовая коррозия — коррозия металлов в газах при высоких температурах. Газовая коррозия металловимеет место при работе многих металлических деталей и аппаратов (металлической арматуры нагревательных печей, двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин, аппаратов синтеза аммиака и др.) и при проведении многочисленных процессов обработки металлов при высоких температурах (при нагреве перед прокаткой, ковкой, штамповкой, притермической обработке и др.). Поведение металлов при высоких температурах имеет большое практическое значение и может быть описано с помош,ью двух важных характеристик — жаростойкости и жаропрочности
19. Виды термической обработки металлов. Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.
Термической обработкой называют совокупность операций нагрева металла до определенной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения с определенной скоростью. Целью термической обработки является придание металлу Рис. 16. Режимы отжига на перлитный (а) и ферритный (б) ковкий чугун 23 необходимых механических и физических свойств в результате изменения внутреннего строения (структуры) металла. Термической обработке подвергают большинство заготовок (полуфабрикатов) и изделий из стали и цветных сплавов. Именно термическая обработка позволяет изменять структуру металла в нужном направлении и позволяет получать необходимый уровень твердости, прочности, пластичности и других свойств. Режим термической обработки характеризуют следующие основные параметры: скорость и режим нагрева, максимальная температура нагрева, время выдержки в печи при температуре нагрева, и скорость и режим охлаждения. Термическая обработка является одним из наиболее распространенных в современной технике способов получения заданных свойств металла. Термическую обработку используют либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости полуфабриката давлением, резанием и др., либо как окончательную операцию технологического процесса, обеспечивающую заданный уровень физико- механических свойств детали. Термическая обработка включает в себя нагрев, выдержку и охлаждение металла, выполняемые в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств. Обычно ее схематично можно представить в виде графика в осях температура – время,
|
|
|
Термическая обработка подразделяется на собственно термическую, химико- термическую и термомеханическую (или деформационно-термическую). Собственно термическая обработка заключается только в термическом воздействии на металл или сплав, химико-термическая — в сочетании термического и химического воздействия, термомеханическая — в сочетании термического воздействия и пластической деформации. Собственно термическая обработка включает следующие основные виды:1) -отжиг 1-го рода 2) -отжиг 2-го рода 3)-закалку с полиморфным превращением 4) -закалку без полиморфного превращения 5) -отпуск 6) -старение
Эти виды термической обработки относятся и к сталям, и к цветным металлам.
20. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних воздействий с приложением силы. По совокупности признаков различают прочность материала при сжатии, изгибе, ударе, кручении и т. д., твердость, пластичность, упругость, истираемост
Ползучесть материалов (последействие) — медленная, происходящая с течением времени деформация твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки илимеханического напряжения. Ползучести в той или иной мере подвержены все твёрдые тела — как кристаллические, так и аморфные.
Ползучесть материалов экспериментально изучают прежде всего при простых напряженных состояниях: одноосных растяжении, сжатии, а также чистом сдвиге. Условия проведения таких экспериментов определены ГОСТами. Ползучесть при сложных напряженных состояниях изучают обычно на тонкостенных трубчатых образцах.
|
|
|
Стадии ползучести
Как общее время до разрушения, так и протяжённость каждой из стадий зависят от температуры и приложенной нагрузки. При температурах, составляющих 40 %-80 % температуры плавления металла (именно эти температуры представляют наибольший технический интерес), затухание ползучести на первой её стадии является результатом деформационного упрочнения (наклёпа). Так как ползучесть происходит при высокой температуре, то возможно также снятие наклёпа — так называемый возврат свойств материала. Когда скорости наклёпа и возврата становятся одинаковыми, наступает II стадия ползучести. Переход в III стадию связан с накоплением повреждения материала (поры, микротрещины), образование которых начинается уже на I и II стадиях.
Описанные кривые ползучести имеют одинаковый вид для широкого круга материалов — металлов и сплавов, ионных кристаллов, полупроводников, полимеров, льда и других твёрдых тел. Структурный же механизм ползучести, то есть элементарные процессы, приводящие к ползучести, зависит как от вида материала, так и от условий, в которых происходит ползучесть. Физический механизм ползучести, особенно при высоких температурах, имеет преимущественно диффузионную природу и тем отличается от механизма деформирования при пластичности, которая связана с быстрым скольжением вдоль атомных плоскостей зёрен поликристалла (Ю.Н. Работнов. Механика деформируемого твёрдого тела). Всё многообразие элементарных процессов необратимой пластической деформации, приводящих к ползучести, можно условно разделить на процессы, осуществляемые движением дислокаций (дефектов в кристалле), и процессы, обусловленные диффузией. Последние имеют место у аморфных тел при всех температурах их существования, а также у кристаллических тел, в частности у металлов и сплавов, при достаточно высоких температурах. При температурах, близких к температурам плавления различие между ползучестью и пластичностью становится менее выраженным[1].
|
|
|
Усталость материала — в материаловедении — процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению материала за указанное время[1].
Обратное свойство материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения в указанное время). Кроме того, это понятие близко связано с прочностью, существует понятие усталостной прочности.
Выносливость измерима, существуют методики её измерения.
Выносливость, так же, как и прочность, для многих материалов сильно зависит от температуры, это явление получило название хладноломкость.
|
|
|
