Длительной выдержкой

Однако значительное увеличение времени выдержки образца под нагрузкой может вызвать и отрицательные последствия. В этом случае на величину измеренной твердости большое влияние начинает оказывать вибрация испытательной камеры, установки, вспомогательного оборудования, колебания здания, различные случайные удары и сотрясения. По нашему мнению, целесообразно назначать время внедрения индентора в материал образца от 30 до 60 с, причем предпочтение необходимо отдавать большим выдержкам. Устройство для автоматического нанесения отпечатков установки дает возможность менять время внедрения индентора в образец в большом интервале выдержек: от 5 до 3600 с, что позволяет решать методические вопросы и получать достоверные данные не только о кратковременной, но и о длительной твердости, необходимые для решения ряда исследовательских задач [22, 72, 152, 194].

Метод длительной твердости позволяет проводить измерения деформации в процессе эксплуатации на небольших одиночных образцах и образцах в цепочку на многообразцовой установке без перерывов испытаний с построением первичных кривых ползучести.

Метод горячей длительной твердости основан на использовании аналогии зависимостей длительной прочности и горячей длительной твердости металла, определяемой после различных выдержек при вдавливании индентора в испытуемый образец.

Формула для определения горячей длительной твердости имеет вид

Параллельность линий зависимости Яг д = /(т) и <тд п = /(т) в двойных логарифмических координатах дает возможность определить и практически использовать коэффициент пересчета горячей длительной твердости в длительную прочность. Значение коэффициента К зля стали 12Х1МФ графически показано на рис. 5. 8. С достаточной для практики точностью предел длительной прочности определяется по формуле

В описанном экспресс-методе определения длительной прочности, разработанном Киевэнерго, для измерения горячей длительной твердости используется индентор в виде шарика диаметром 5 мм из жаропрочного сплава на основе карбида хрома. Измерение твердости производится на приборе ТШ с ручным приводом, позволяющим сохранять постоянную нагрузку (500 кг) в течение необходимого для испытаний времени.

ТВЕРДОСТЬ ГОРЯЧАЯ — твердость, определяемая при повышенных темп-рах методом вдавливания. Для измерения твердости до темп-ры 500° применяются обычные стальные шарики, при более высоких (до 900°) — победитовые, прошедшие спец. химикотермич. обработку. Твердость, определяемая при повышенных темп-рах кратковременным (порядка 30 секунд) вдавливанием, и предел прочности при тех же темп-pax связаны между собой, и характер изменения их в зависимости от химия. состава, режимов обработки и др. подобен. Предложенный А. Бочваром метод длительной твердости дает сравнительную оценку жаропрочности различных металлов, гл, обр. легких сплавов. Длительная твердость определяется обычно после часового вдавливания, когда, как показывает опыт, скорость падения твердости становится практически постоянной. Многочисленные эксперименты подтвердили удовлетворительное соответствие между хар-ками длительной твердости и сопротивлением ползучести.

Развитие этого принципа измерения в нашей стране состоит в использовании изгибных и крутильных колебаний. В атомной энергетике метод контактного импеданса используют для измерений длительной твердости, ползучести, упругих постоянных и анизотропии при высоких температурах и радиации (см. разд. 7.18).

Исследование длительной твердости и ползучести. При температуре более 0,5 ... 0,6 от температуры плавления (по абсолютной температурной шкале) при длительном приложении нагрузки к ин-дентору обычного механического твердомера площадь контакта индентора с образцом может заметно измениться в процессе измерения вследствие ползучести материала. Один из экспрессных методов определения характеристик ползучести материала - измерение длительной твердости методом контактного импеданса.

В [18] описана установка для работы в вертикальном исследовательском канале диаметром 52 мм ядерного реактора при температуре образцов до 1000 °С и плотности потока тепловых нейтронов до 1014 нейтр/(см2-сек). Образцы - цилиндры диаметром 12 ... 15 мм и высотой 2 ... 20 мм. Нагрузка на индентор 1,2 Н. Благодаря оригинальному механизму перемещения стержня с индентором на одном образце можно получить до 36 кривых длительной твердости. Погрешность измерения твердости 5 %, ее относительных изменений - 3 %.

Общие сведения об измерении твердости материалов. Измерение статической твердости материалов основано на определении размеров отпечатка, возникающего на поверхности образца при вдавливании в него твердого наконечника. Наконечник (индентор) в форме шара, конуса или пирамиды из твердого материала вдавливают в исследуемую поверхность механическим нагружением. Под индентором возникает зона пластического течения материала и на контролируемой поверхности появляется отпечаток, площадь которого характеризует сопротивляемость материала пластическому деформированию. При проявлении ползучести материала отпечаток с течением времени увеличивается, и степень увеличения его площади во времени может служить характеристикой ползучести. Поскольку пластической деформации подвергается лишь малый объем, возможно многократное вдавливание индентора в различных точках и получение на одном образце набора данных о твер -дости или кривых, характеризующих ползучесть материала. В этом случае говорят о длительной твердости. Возможность автоматизации процессов изме -рения позволяет считать метод твердости одним из наиболее экономичных и эффективных методов исследования и контроля материалов и изделий.

Для изготовления коленчатых валов автомобилей и многих других деталей применяют высокопрочные чугуны со структурой зернистого перлита, обеспечивающие более высокие механические свойства. Структуру зернистого перлита получают специальной термической обработкой, состоящей из нагрева до 950 °С, охлаждения до 600 °С и подогрева до 725 °С с длительной выдержкой при этой температуре.

Изотермическая закалка (рис. 9.5, кривая 4) отличается от ступенчатой более длительной выдержкой в закалочной ванне при температуре выше мартенситного превращения до полного распада аустенита. При изотермической закалке сталь нагревается до состояния аустенита, а затем резко переохлаждается до температур изотермического распада (250—300° С), соответствующего получению игольчатого тростита. Эта структура по твердости близка к мартенситу, но обладает большей вязкостью. Продолжительность выдержки в закалочной среде определяется диаграммой изотермического распада аустенита конкретной стали. Последующее охлаждение проводится на воздухе.

ваний титанового сплава T1-6A1-4V при разной термообработке с двухфазовой (а + (З)-структурой [62]. Термообработка сплава при температуре нагрева 927 °С с длительной выдержкой при этой температуре привела к более высокой скорости роста трещины в случае треугольной формы цикла нагружения по сравнению с трапецеидальной формой цикла (рис. 7.26). В другом случае с меньшей температурой нагрева, менее длительной выдержкой при ней и последующим дополнительным нагревом различия в скорости роста трещины при выдержке материала с постоянной нагрузкой и при треугольной форме цикла не были выявлены. •

в пределах стенки шпангоутов имел место ямочный рельеф излома, который свидетельствовал о надрыве материала. При переходе в полки шпангоутов в изломах имел место типичный, регулярный рельеф в виде усталостных бороздок, шаг которых постепенно уменьшался по мере прорастания трещин вглубь полок шпангоутов (рис. 14.5). Формирование бороздок происходило при нагру-жении шпангоутов по трапецеидальному циклу с длительной выдержкой под нагрузкой в течение полета после наддува кабины.

При травлении с целью наблюдения структуры невооруженным глазом или при малых увеличениях используют те же реактивы, что и для микроисследований, но с более длительной выдержкой.

На рис. 4 для случая испытаний с длительной выдержкой (режим «д», см. таблицу) проиллюстрирован характер изменения пластической деформации еа во время выдержки.

Уменьшение неоднородности стали достигается (кроме улучшения методов выплавки и разливки) длительной выдержкой металла при высоких температурах (1100—1200' С), способствующей благодаря процессу диффузии выравниванию концентрации элементов. Указанная обработка, называемая „гомогенизацией", обязательна для высококачественного металла, предназначаемого для сильнонагруженных деталей в ответственном машиностроении.

* Кроме того, для умягчения стали может производиться низкотемпературный отжиг при температуре 680—720° С с длительной выдержкой и охлаждением на воздухе или изотермический отжиг при температуре, указанной в таблице, с ускоренным охлаждением до температуры 670—690° С, выдержкой при этой температуре и охлаждением на воздухе.

Обезуглероженный ковкий .чугун получается путём отжига белого чугуна с упаковкой деталей в смесь железной руды (25°/о свежей и 75°/о отработанной). Отжиг ведётся при температуре 950—1050° С с длительной выдержкой — 25—80 час. В процессе отжига происходит обезуглероживание чугуна (больше с поверхности, меньше в сердцевине) и разложение цементита.

Меры борьбы с коррозией. Для эффективной борьбы с коррозией пароводяного тракта нужно добиваться минимального содержания в воде кислорода и углекислоты. Это достигается удалением не только растворенных газов в конденсаторе и деаэраторе, но и находящихся в воде газообразных составляющих химических соединений (карбонаты, бикарбонаты, органические вещества и т. д.). Исходя из этого, термическая деаэрация питательной воды должна обеспечивать термическое разложение веществ, которые могут разлагаться в парогенераторе с выделением агрессивных газов. Это достигается длительной выдержкой воды в аккумулирующей части деаэратора и последующей ее обработкой барботажем (вблизи места отвода воды к питательным насосам, т. е. при температуре выше температуры насыщения в верхней части деаэратора). Подобная схема деаэрации показана на рис. 114 [25].

и назначают сложную термическую обработку: а) закалку с 840—850° С (масло); б) охлаждение до —60 или —70° С немедленно после охлаждения в масле; в) отпуск 120—130° С с длительной выдержкой: 6 ч для мелких плиток и 12—30 ч для более крупных; г) отпуск 120—130° С (1—2 ч) после шлифования.