Деформационной структуры

Увеличение степени легирования при повышенном содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и, практически, при всех скоростях охлаждения околошовной зоны, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. Подогрев изделия при сварке не снижает скорости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших, чем и?ир, более того, способствует росту зерна, что вызывает снижение деформационной способности и приводит к возникновению холодных трещин.

Применение швов состава, аналогичного свариваемому, без усложнения технологии (предварительного и сопутствующего подогрева) и последующей термообработки во многих случаях приводит к появлению в сварных швах и в зоне термического влияния трещин и к низкой деформационной способности сварных соединений.

Результаты испытаний показывают, что разрушающие окружные напряжения аераз. примерно пропорционально снижаются с увеличением относительной глубины острого надреза h/S. В таблице 1.4 даны результаты циклических испытаний. Видно, что с увеличением испытательного напряжения или то же, что и снижение критической глубины надреза hKp/S, долговечность возрастает. Однако, сосуды с такими же дефектами без предварительных статических испытаний имеют гораздо большую (примерно в 2,5 раза) долговечность, чем сосуды после гидравлических испытаний. Это объясняется тем, что в вершине критических дефектов происходит полное исчерпание деформационной способности, а также некоторое увеличение их глубины. При этом, коэффициент снижения долговечности Р = N/N0 ~ 0,4 - для низкоуглеродистых сталей. Для низколегированных сталей (3 достигает до 0,2.

Для определения укр необходимо сварить несколько опытных соединений, испытывая их каждый раз с различной скоростью. Так как согласно условиям испытания режим сварки должен быть постоянным при сравнительном испытании всей серии, то значения асв и аф или дет/дТ и деф/дТ остаются постоянными. В этом случае дополнительный темп деформации, задаваемый по времени двы/dt, будет объективно оценивать запас деформационной способности сварного соединения в т.и.х.

При сварке аустенитными сварочными материалами по-•ц.ппается предрасположенность швов к образованию горячих трещин. Они могут возникать при неблагоприятном сочетании факторов, связанных с понижением деформационной способности металла шва вследствие наличия в структуре легкоплавких эвтектик, дефектов кристаллического строения, выделения хрупких фаз, а также под действием внутренних и внешних напряжений. Методы повышения стойкости против горячих трещин обычно сводятся к уменьшению содержания элементов, способствующих их возникновению, снижению

Это способствует повышению деформационной способности сварных соединений и сопротивляемости распространению холодных трещин.

Важным этапом конструктивно-технологического проектирования сварных соединений оболочковых конструкций из высокопрочных сталей или сплавов является оптимальный выбор присадочного материала, обеспечивающий, с одной стороны, высокий уровень прочности сварного стыка, с другой стороны, достаточный запас деформационной способности сварных соединений.

Важным этапом конструктивно-технологического проектирования сварных соединений оболочковых конструкций из высокопрочных сталей или сплавов является оптимальный выбор присадочного материача, обеспечивающий, с одной стороны, высокий уровень прочности сварного стыка, с другой стороны, достаточный запас деформационной способности сварных соединений.

В этих формулах тип — коэффициенты, изменяющиеся в пределах от 1 до 2 в зависимости от асимметрии цикла и температуры; Ci и С% — коэффициенты, зависящие от деформационной способности материала при мгновенной пластической деформации и ползучести соответственно; Nf — число циклов до разрушения в условиях циклической ползучести или циклической пластической деформации.

соответствуют области в карты. Высокие температуры и длительность испытаний приводят к заметному развитию рекристаллизации в стали, которая понижает сопротивляемость матрицы деформированию и вызывает рост деформационной способности металла. Кроме того, при движении границ при рекристаллизации происходит залечивание части накопленных не-сплошностей и повышение деформационной способности металла.

Разрушения в условиях эксплуатации, соответствующих области в карты механизмов ползучести наблюдаются при перегревах металла труб пароперегревателей. Как видно из картограммы (рис. 1.2), при нагреве до температур, превышающих 620 °С, в металле развиваются процессы рекристаллизации. Это приводит к возрастанию деформационной способности металла, полной трансформации структуры стали в феррито-карбид-ную структуру, интенсификации процессов перехода легирующих элементов в карбидные фазы. Долговечность труб в условиях такого перегрева не превышает 10—15 тыс. ч. Для труб, разрушившихся в условиях ползучести, характерно наличие значительного слоя окалины и присутствие на наружной поверхности труб продольных трешин, сопутствующих основному разрыву. В случае перегрева до указанных температур разрушение происходит с относительно большим увеличением периметра трубы, заметным утонением стенки за счет повышенной деформационной способности в этих условиях. Характерно широкое раскрытие трубы в месте сквозной трещины. Микромеханизм разрушения соответствует порообразованию. Структура металла разрушенной трубы становится ферритной с крупными карбидными частицами по границам зерен. Вблизи разрушения имеет место некоторый рост зерна. Присутствие всех перечисленных признаков 'свидетельствует о том, что разрушение исследуемой трубы произошло в результате длительного перегрева.

Закомерности разрушения неоднородных металлических материалов существенно зависят от особенностей ИХ строения, прежде всего от границ раздели между структурными .элементами и фазами. Особый инте]>сс представляют измерения влияния структуры на деформационное поведение пористых металлов, которые могут рассматриваться как специфический предельный случай резко неоднородной среды с максимально различающимися свойствами компонентов (металлического каркаса и парового пространства). Традиционное описание деформационной структуры такого материала не всегда дает возможность для установления корректных зависимостей между механическими и прочностными свойствами и параметрами структуры. Это делает весьма актуальным привлечение методов фрактальной геометрии. В нистоищей работе на примере пористого железа проводится фрактальный анализ границ раздела в заиисимоети от интегральной пористости, задавшейся в широком интервале от 0 до 60%, и степени деформации, изменявшейся от 3% до стадии разрушения.

терпретацию деформационной структуры. Причиной артефактов, как известно, могут быть и всевозможные окисные пленки, приводящие к образованию «ложных структур». Если путем правильного выбора (вырезки) образца (требование репрезентативности) и применением современных методов его препарирования можно избежать ошибок, связанных с природой исследуемого материала, то возможность подавления источников погрешностей, обусловленных конструкцией установки и действиями исследователя, может быть осуществлена максимальной автоматизацией технических средств тепловой микроскопии при одновременном повышении их информационной мощности.

В процессе термоциклирования при значительно отличающихся величинах ТШах и Тш1п пластическая деформация во внутризеренных объемах накапливается как при верхней температуре цикла в условиях сжатия, так и при нижней температуре цикла в условиях растяжения. В соответствии с этим деформационный рельеф внутри зерен представляет собой совокупность полос скольжения двух типов: «высокотемпературных» и «низкотемпературных». Указанные полосы скольжения разделены по месту протекания деформации и достаточно легко идентифицируются по различному направлению смещения на них интерференционных линий (рис. 5) и большей ширине. Полосы скольжения указанных типов могут располагаться как в одних и тех же, так и в различных участках зерен, если условия деформации при верхней и нижней температурах цикла резко различны. Структура «низкотемпературных» и «высокотемпературных» полос скольжения, характер их развития и расположения подобны тем же характеристикам внутризеренной деформационной структуры при соответственно выбранных (температура и скорость деформации) условиях растяжения. Лишь в полосах деформации иногда наб-

Наиболее полная информация о прочностных свойствах металлов и сплавов может быть получена при сопоставлении кинетики образования деформационной структуры с изменением уровня их механических характеристик. При совместном действии повышенной температуры и пластической деформации интенсифицируются процессы старения, которые приводят к более интенсивной повреждаемости материала, чем это следует из оценок по уравнению Коффина-Ленджера [1].

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ

Металлографическое изучение деформации биметаллов целесообразно проводить с использованием комплексной методики экспериментирования, основанной на применении автоматических телевизионных анализаторов изображения. Это позволяет осуществлять количественную оценку накопления пластической деформации по числу полос скольжения в анализируемых участках материала, измерять длину трещин и площадь пластической деформации в их вершинах. Наряду с анализом деформационной структуры методика предусматривает проведение микрорентгеноспектраль-ного анализа и фрактографическое изучение изломов с помощью растровой электронной микроскопии. Ниже приведены примеры исследования процесса накопления пластической деформации в переходных зонах образцов биметалла Ст. 3+Х18Н10Т, подвергнутых циклическому нагружению на установке ИМАШ-10-68. Подсчет числа полос скольжения производится с помощью телевизионного анализатора изображения на площади, заключенной в рамку сканирования (рис. 1). Образец, размещенный на предметном столике автоматического количественного микроскопа «РМС», перемещался по заданной программе вдоль выбранной базы измерения, ширина которой была равна высоте, а длина соответствовала ширине рамки сканирования, умноженной на число перемещений столика.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НАГРЕВЕ

Данные об особенностях деформационной структуры слоистых композиций при растяжении в условиях высоких температур могут быть использованы при определении состава и способов получения материалов с заданными свойствами.

A. И. Танинов, О. В. Букатин. Количественная оценка деформационной структуры биметаллических композиций...... 90

B. Д. Катихин, А. И. Тананов. Исследование деформационной структуры и свойств некоторых композиционных материалов

Количественная оценка деформационной структуры биметаллических композиций. Тананов А. И., Б у к а т и н О. В. Сб. «Практика тепловой микроскопии». М., «Наука», 1976, 90—93.