Диаграмму циклического

Таким образом, описываемые диаграммой состояния превращения представляют собой некоторую абстракцию, поскольку необходимость переохлаждения (перегрева) для протекания? превращения в ней не учитывается. Но эта абстракция необходима для изучения реальных условий кристаллизации.

Превращение перлита в аустенит в полном соответствии с диаграммой состояния Fe—С может совершиться лишь при очень медленном нагреве. При обычных условиях нагрева превращение запаздывает и получается перенагрев, т. е. превращение происходит лишь при температурах, несколько более высоких, чем указано на диаграмме Fe—С.

Как отмечалось, температура закалки стали назначается в соответствии с диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов. Однако такое назначение верно только при медленном, печном нагреве, при котором превращения протекают без значительного перенагрева. При скоростном нагреве температуры закалки должны быть более высокими и их следует выбирать на основе диаграмм, подобных приведенной на рис. 252.

свойств в сопоставлении с диаграммой состояния (рис. 424) показывает, что сплавы с содержанием компонента меньше предела растворимости при высокой температуре обладают наибольшей пластичностью и наименьшей прочностью при высокой температуре, следовательно, хорошо подвергаются горячей обработке давлением.

В соответствии с диаграммой состояния А1—Zn (рис. 459) твердый а-раствор при 275°С претерпевает монотэктоидный распад a2-»-ai + P, причем растворимость цинка в алюминии резко снижается по мере снижения температуры менее 275°С. Таким образом, структура сплавов цинка с 5—10% А1 представляет собой доэвтектоидный сплав р + эвтектоид (a+{i). При быстром охлаждении реакция эвтектоидного распада может не произойти; а2-фаза переохлаждается до низких температур. Структура неустойчивая, и происходящие структурные изменения (распад переохлажденной а2-фазы) вызывают изменения в размерах изделий, что особенно нежелательно для высокоточных отливок (отливок под давлением). Добавка магния (около 0,1%) уменьшает скорость распада переохлажденного а2-твердого раствора и поэтому стабилизирует размеры.

В сплавах при охлаждении и нагреве происходят изменения и образуются новые фазы и структуры. Эти изменения можно определить по диаграмме состояния. Диаграммой состояния называется графическое изображение, показывающее фазовый состав и структуру сплавов в зависимости от температуры и химической концентрации компонентов в условиях равновесия.

Связь между свойствами и диаграммой состояния. Между составом и структурой сплава, определяемой типом диаграммы состояния и свойствами сплава, как показал Н. С. Курнаков, существует определенная зависимость (см, рис. 57, б).

Связь между свойствами и диаграммой состояния. В сплавах с ограниченной растворимостью свойства при концентрациях, отвечающих однофазному твердому раствору, изменяются по криволинейной зависимости, а в двухфазной области по прямой (см. рис. 60). Крайние точки на прямой отвечают свойствам предельно насыщенных твердых растворов. При образовании гетерогенной структуры [например, (а+р)-фаз I, некоторые свойства (твердость, прочность, электропроводность и др.) изменяются по правилу аддитивности.

Кремний, содержание которого в серых чугунах находится в пределах 1,2—3,5 %, оказывает большое влияние на строение, а следовательно, и на свойства чугунов, поэтому при изучении структуро-образования в техническом чугуне нужно пользоваться не диаграммой состояния Fe—С, а тройной диаграммой Fe—-Si —С.

Диаграммой состояния: металл-растворитель — диффундирующий элемент.

Сплавы БК принадлежат к системе РЬ—Са—Na (табл. 30). Однако, учитывая, что весь натрий находится в твердом растворе (рис. 178, б), для установления структуры сплавов можно пользоваться диаграммой состояния РЬ—Са (рис. 178, а). Мягкой составляющей баббита БК является а-фаза (твердый раствор Na и Са в РЬ), а твердой составляющей — кристаллы РЬ3Са (рис. 178, рис. 177, в). Натрий и другие элементы, вводимые в сплав, повышают твердость а-раствора.

Экспериментально диаграмма [286] получена при симметричном цикле жесткого нагружения для циклически стабильных материалов. Аналогичное построение может быть выполнено и для циклически нестабильных материалов, когда по параметру числа полуциклов нагружения образуется серия диаграмм [286], отражающих циклическое упрочнение или разупрочнение в зависимости от свойств материалов. Однако в общем случае нагружения диаграмма деформирования [286] не подтверждается. Как известно, при циклическом упругопластическом нагружении обычно происходит перераспределение пластических деформаций от цикла к циклу, и интенсивность этого процесса существенно зависит от циклической анизотропии свойств [63], а также асимметрии напряжений [105]. В результате не удается получить диаграмму циклического деформирования, единую для различных типов нагружения (рис. 2.2.1, б), что, как отмечалось выше, затрудняет использование диаграммы в формулировке [286] для решения соответствующих задач циклической пластичности.

Используя результаты предварительного упругого анализа полей напряжений выявляют для наиболее опасной точки нулевой цикл напряжений с размахом Да<°) = amax + o
Если сопротивления упругопластическому деформированию применяемого конструкционного сплава при температурах t^) и ?(fc+1) окончания k -го и (k + 1)-го полуциклов неизотермического процесса деформирования различаются существенно (что характерно для сферического корпуса), обобщенную диаграмму циклического деформирования для этих полуциклов можно построить на основании диаграмм циклического деформирования, полученных в изотермических условиях при крайних температурах термического цикла. Такое преобразование выполняют при равенстве пластических деформаций в соответствующих изотермических полуциклах и в цикле с переменной температурой, т. е.

Жидкие среды, как показано ниже, заметно видоизменяют диаграмму циклического деформирования, т.е. существенно влияют на показатель циклического упрочнения металла, а также циклический предел пропорциональности а_*Я Следует отметить, что применение указанного метода исследования коррозионной усталости дает ценную информацию о начальном периоде разрушения, т.е. когда электрохимические процессы не привели еще к заметному нарушению геометрии образца, в частности, образованию питтингов и микротрещин, уменьшающих сечение образца и меняющих его жесткость.

Параметр А характеризует диаграмму циклического деформирования, увеличивается от 0,8 до 1,4 при увеличении 0о,2/о"ь от 0,6 до 0,85. Показатель степени тг увеличивается по мере повышения 00,2/а*в и снижения г; он изменяется в пределах от 0,35 до 0,65 при повышении 0о,2/0в от 0,6 до 0,85 при асимметричном цикле (г = —1), при увеличении г до +1 коэффициент тг линейно уменьшается до 0 [4, 5, 12].

Используемая в ряде работ циклическая диаграмма [8] получена при симметричном цикле жесткого нагружения для циклически стабильных материалов. Однако в общем случае, как это показано в [7], не удается получить диаграмму циклического деформирования, единую для различных типов нагружения. Кроме того, недостаточно изучены особенности ее использования для описания диаграмм циклического деформирования реальных конструкционных материалов.

9.2.12. Диаграмму циклического деформирования получают по данным испытаний при заданных амплитудах деформаций для стабилизированного цикла или числа циклов, равного 0,5 долговечности в координатах «размах деформаций 2еа — размах напряжений 2аа».

Используя результаты предварительного упругого анализа полей напряжений выявляют для наиболее опасной точки нулевой цикл напряжений с размахом Дст(°) = amax + om-ln', упругому деформированию на этой стадии соответствует ломанная линия (0) -0-1-2, построенная с учетом различия модулей упругости при экстремальных температурах цикла. Затем выполняют упругопластический расчет деформаций (с помощью МКЭ или интерполяционных соотношений) ; упругопластическому состоянию в нулевом полуцикле соответствует точка 3. На основании принятых допущений строят диаграмму циклического деформирования (3-4—5-7) для первого полу-цикла (циклический предел текучести S^-1^ = с/т + а^). Упругий расчет на этой стадии дает размах упругих напряжений Да^1^. В программу расчета на ЭВМ полной деформации вводят схематизированную диаграмму циклического деформирования для первого полуцикла и определяют размахи упругопластической деформации е^1^ и напряжения ?(*) в первом полуцикле при температуре fmjn (точка 7). Затем на основании принципа Мазинга строят диаграмму циклического деформирования для второго полуцикла с началом в точке 7(7 — 8 — 9 — 11)-Циклический предел текучести для этой диаграммы S (2). По аналогии с нулевым полуциклом нагружения (k = 0) в результате упругого расчета на этом этапе определяют размах напряжений Да*2) (упругому состоянию материала соответствует точка 10).

Если сопротивления упругопластическому деформированию применяемого конструкционно го ^сплава при температурах f(*) и f(*+1) окончания Л -го и (k + 1)-го полуциклов неизотермического процесса деформирования различаются существенно (что характерно для сферического корпуса), обобщенную диаграмму циклического деформирования для этих полуциклов можно построить на основании диаграмм циклического деформирования, полученных в изотермических условиях при крайних температурах термического цикла. Такое преобразование выполняют при равенстве пластических деформаций в соответствующих изотермических полуциклах и в цикле с переменной температурой, т. е.

Как отмечено в гл. 4 [82, 117, 210, 234, 245], конструкционные стали в процессе малоциклового деформирования могут по-разному проявлять кинетику своих деформационных или силовых характеристик. Если диаграмму циклического деформирования материала для различных чисел полуциклов нагружения k схематически представить в координатах "размах напряжений S — размах упругопластиче-ских деформаций е" (рис. 4.5, а), то можно отметить, что для случая мягкого режима нагружения при постоянной величине напряжений сг = const с увеличением числа полуциклов k имеет место либо увеличение размаха (амплитуды) циклической деформации (соответствующие кривые расположены ниже кривой деформирования для начального полуцикла k = 1), что обусловливается циклическим разупрочнением материала, либо размах (амплитуда) циклической деформации с ростом k уменьшается и соответствующие кривые на рис. 4.5 располагаются выше кривой для начального полуцикла k = 1, что связано с проявлением циклического упрочнения материала. При неизменности параметров диаграммы деформирования с ростом числа полуциклов нагружения соответствующий материал проявляет свойства циклической стабильности.

ется число циклов Np на стадии развития трещины; при известном числе циклов N0 до образования трещины по уравнению (5.22) определяют общую долговечность. Проведение аналогичных расчетов для усилий Р или номинальных напряжений ап позволяет построить (рис. 5.8, в) диаграмму циклического разрушения а„ - N (кривая I для стадии образования, кривая 2 для стадии окончательного разрушения). Интервал между кривыми 1 и 2 определяет живучесть элемента конструкции на стадии развития трещины. По числам циклов N0 и Np для заданного номинального напряжения а^ и запасам n№ и

Рис. 1.18 обобщает данный результат на модель с бесконечным числом подэлементов, с помощью которой можно описать диаграмму циклического деформирования любого (стабилизированного) материала. Площадь OABD под кривой Ef° (гв) есть, с учетом масштабов по осям, удельная работа при нагружении; BCD — потенциальная энергия U, возвращаемая при разгрузке. Площадь ААгВ (равная ОЕС) согласно предыдущему определяет часть необратимой работы в цикле нагружение — разгрузка (ОABC), отвечающую энергии микронапряжений. Таким образом, работа при деформировании А включает слагаемые