Микроструктурные особенности

качественно ту же картину, но максимальная усталостная прочность сплавов наблюдалась при других частотах. В некоторых случаях при нагружении с частотой 10000 Гц наблюдались микроструктурные изменения [ 164], в частности сильная деформация границ раздела а- и 0-фаз с образованием межфазных прослоек. Таким образом, высокочастотные испытания на выносливость требуют тщательного анализа теплового режима нагружении зоны металла, исследования взаимодействия окружающей среды с поверхностью металла, а также выявления возможных побочных внутриструктурных Изменений.

Микроструктурные изменения. Изменения в микроструктуре представлены на рис. 1. В структуре образцов после каждой теплосмены с прохождением температурного интервала сверхпластичности происходит существенное усложнение видимой картины: в добавление к сохраняющимся старым структурным элементам появляется значительное количество новых, что создает впечатление сильно измельченного зерна. Это иллюстрируется микрофотографиями 1, аи 1, б, полученными соответственно после первого и четвертого термоциклов (деформация образца при этом была равна соответственно 1,5 и 6,0%).

• ' '2. Деформационное упрочнение и микроструктурные изменения в материале при высокоскоростной деформации зависят не только от величины пластической деформации, но и от истории предшествующего нагружения. Изменение микроструктуры при сжатии и растяжении не идентично: в первом случае наблюдается интенсивное двойникование, во втором случае двойнико-вания не обнаружено (для армко-железа).

4. Микроструктурные изменения армко-железа и стали 45

Микроструктурные изменения в металлах при воздействии плоской волны нагрузки, возбуждаемой ударом или взрывом, давно привлекают внимание исследователей в связи с решением конкретных технических задач, связанных с упрочнением и с изучением его различных механизмов. Несмотря на значительный объем литературных данных по изучению особенностей динамического упрочнения на монокристаллах [13, 176, 177, 353] и поликристаллах [10, 37, 354, 435], многие аспекты влияния интенсивных волн нагрузки на микроструктурные изменения в материале до настоящего времени не выяснены. Это связано как с разнообразием механизмов упрочнения в металлах [128], так и с отсутствием работ, посвященных изучению раздельного влияния основных параметров нагрузки, например интенсив-кости и длительности нагружения плоской волной нагрузки. В связи с этим даже для наиболее 'полно исследованных армко-железа и стали [95, 247, 423] нет ясности о влиянии длительности приложения нагрузки на микроструктуру.

295. Харитонов Н. В., Степанов Г. В., Красовский А. Я- Микроструктурные изменения армко-железа и стали 45 в плоской ударной волне.— Пробл. прочности, 1974, № 9, с. 52—56.

4. Микроструктурные изменения армко-железа и стали 45 . . . 209

Кинетика фазовых переходов, так же как и кинетика любых иных явлений, выходит за рамки собственно квазистационарной термодинамики. В вопросах изменения агрегатных состояний термодинамика ограничивается рассмотрением равновесных систем, которые включают в себя уже сформировавшуюся новую фазу. Сам же ход формирования как микро-, так и макроскопических частиц вновь образующейся фазы, их роста и накопления остается за пределами анализа. В границах термодинамических представлений, как указывает Я- И. Френкель [Л. 50], под температурой агрегатного перехода (при заданном давлении) понимается не та температура, при которой фактически начинаются фазовые превращения, а та, при которой микроструктурные изменения, приводящие к возникновению новой фазы, прекращаются и система приходит в стабильное состояние. Очевидно, что и в стабильной системе изменение количественного соотношения между газообразной и конденсированной фазами возможно лишь при некотором нарушении взаимного равновесия элементов системы. Квазистационарная термодинамика допускает такие отклонения, однако каждое из них должно быть исче-зающе мало. Это означает, что изменения макроскопического масштаба могут происходить лишь на протяжении бесконечно больших отрезков времени, во всяком случае по сравнению со временем восстановления нарушенного равновесия. В действительности же, как это отмечалось ранее, в быстротекущих процессах (например, при движении в условиях больших продольных градиентов давления) скорость изменения состояний среды, вызываемая внешними воздействиями, оказывается вполне сопоставимой со скоростью развития внутренних процессов, ведущих к восстановлению равновесия системы. Следует отметить, что особенно значительные нарушения равновесного .состояния происходят в период зарождения новой фазы и начала ее развития. Мы здесь рассмотрим некоторые элементы процесса формирования конденсированной фазы, во-первых, ввиду его большого практического значения, во-вторых, для того, чтобы несколько осветить физическую картину явлений, приводящих в конечном счете к термодинамически устойчивому двухфазному состоянию.

7. A.M. Паршин. Стабильность б-феррита и микроструктурные изменения

Микроструктурные изменения в поверхностных слоях исследованных образцов показаны на рис. 12. Структуры внутренних слоев у образцов аналогичны и состоят из перлита и феррита. Поверхностный слой образца, обработанного без тока, имеет незначительную толщину наклепанного металла с измельченной структурой (рис. 12, а). Микротвердость этого слоя на глубине 0,02 мм соответствует микротвердости внутренних слоев.

нию дислокационных петель вокруг ее частиц. Повышение скоростей диффузии способствует переползанию дислокаций; последнее активизируется также благодаря понижению скорости деформирования и выдержкам под неизменной нагрузкой в сжимающей части деформационного цикла. Все эти явления обусловливают ослабление циклического разупрочнения, связанного с перерезанием частиц у '-фазы. Высокотемпературное циклическое деформирование вызывает микроструктурные изменения в виде быстрого огрубления частиц к '-фазы, как при старении под напряжением, хотя выделения пластинчатой формы не появляются [14]. На поверхностях раздела укрупненных частиц у '-фазы возникают дислокационные скопления, они напоминают дислокационные сетки, связанные с размерным несоответствием решеток фазы и матрицы. Некоторые из этих "поверхностных" дислокаций должны обеспечивать пластическое течение, двигаясь возвратно-поступательно по "каналам", образованным у '-фазой.

Отмеченные фрактографические закономерности изломов металла характерны и для сварных соединений. Однако специфические макро- и микроструктурные особенности сварных соединений накладывают определенные отпечатки на характер их разрушения. Отличительной особенностью сварных соединений является структурная неоднородность, обусловливающая различие механических и химических свойств отдельных участков (механическая неоднородность). Кроме того, в сварных соединениях более вероятно появление дефектов (непровар, холодные и горячие трещины, поры, включения и др.) и выше уровень напряженности из-за остаточных (сварочных) напряжений. Металл шва в большинстве случаев имеет более высокие механические свойства, поэтому при отсутствии макроскопических дефектов при статическом нагружении разрывы происходят по основному металлу по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Однако наличие дефектов и участков с различными вязкопластическими характеристиками существенно изменяет характер и местоположение разрыва (рис.2.4; 2.5). Даже незначительные подрезы в швах могут перевести место разрушения с основного металла (ОМ) в область шва (Ш) или зоны термического влияния (ЗТВ). При этом плоскости разрушения располагаются вблизи линий сплавления (рис. 2.4,6), под углом 45° (рис. 2.4,в) и 90° (рис.2.4,г) к направлению действия максимальных напряжений. Прямой излом может реализоваться как при вязком, так и хрупком разрушениях, но с различными фрак-тографическими параметрами поверхности излома. Непровар швов способствует разрушению в результате косого среза (рис.2.4,л) или прямого излома (рис. 2.4,м). При наличии в изломе нескольких очагов разрушения поверхность излома имеет сложное очертание с различной ориентацией к направлению действия максимальных главных напряжений. Нередко в сварных соединениях имеют место так называемые мягкие и твердые прослойки (рис. 2.5).

МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БИМЕТАЛЛА СТ. 3+МЕДЬ, ИЗГОТОВЛЕННОГО МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ПЛАКИРОВАНИЯ

МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СВЕРХПЛАСТИЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА ПРИ ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИИ ПОД НАГРУЗКОЙ

А. М. Соковиков, Е. М. Фадюков, Л. М. Штейн. Микроструктурные особенности строения биметалла Ст. 3+медь, наготовленного методом импульсного плакирования.......... 86

Микроструктурные особенности строения биметалла Ст. 3+медь, изготовленного методом импульсного плакирования. Соковиков А. М., Фадю-к о в Е. М., III т е и н Л. М. Сб. «Практика тепловой микроскопии». М.. «Наука», 1976, 86—89.

Деформирование образцов осуществляется по схеме, приближенной к чистому изгибу, с частотами нагружения 3 или 3000 циклов в минуту при максимальной амплитуде деформации, обеспечиваемой при малоцикловом нагружении перемещением подвижного захвата на 15 мм от его нейтрального положения и при многоцикловом нагружении — на 6 мм. При этом могут быть исследованы микроструктурные особенности поведения металлических материалов в условиях испытания на малоцикловую усталость,, а также при изучении усталостной прочности на базе 10е циклов и более.

Существенный интерес представляет изучение влияния структурного состояния на низкотемпературную прочность материалов. Например, микроструктурные исследования механизмов низкотемпературной деформации в определенной степени объясняют устанавливаемые закономерности изменения механических свойств. При выполнении таких исследований важно рассматривать микроструктурные особенности материалов, учитывать тип их кристаллической решетки, фазовый состав, возможность протекания полиморфных превращений, мартенситных переходов и т. п. Известно, что многие конструкционные стали, имеющие, например, аустенитную структуру при комнатной температуре, становятся аустенито-мартенситными при низких температурах, что, в частности, отражается на характере механизма деформации и соответственно на уровне механических свойств исследуемых материалов.

Микроструктурные особенности деформационного старения образцов при различных временах изотермической выдержки в полуциклах растяжения и сжатия исследовали методами световой, электронной и интерференционной микроскопии, а также измерением микротвердости. При каждом режиме испытания образцы подвергали 1; 3; 5; 7 и 10 циклам нагружения (продолжительность каждого цикла составляла 7 мин).

Сравнение типичных деформационных микрорельефов, возникающих в зоне сопряжения слоев биметалла СтЗ -f X18H10T, позволяет отметить, что микроструктурные особенности двухслойной стали, изготовленной с использованием высокоскоростной деформации, оказывают существенное влияние на механизм деформации композиции. Изменение деформационного микрорельефа, отражающее характер механизма деформации биметалла, должно быть связано с изменением уровня прочностных и пластических свойств биметаллического соединения.

Чтобы выявить микроструктурные особенности деформации и разрушения вольфрама Ws, образцы этого материала были подвергнуты деформированию при принудительном растяжении при температурах 2800— 3200° С. На рис. 117 представлен вид зоны разрушения по границам сопрягающихся проволок, свидетельствующий о том, что разрыв образца произошел в плоскости, перпендикулярной плоскости прессования.

Важной микроструктурной особенностью являются, несомненно, границы зерен, о чем свидетельствуют и часто встречающиеся случаи интеркристаллитного растрескивания. При этом точно не известно, накапливается ли водород на границах зерен, ослабляя межатомные связи, или рекомбинирует, образуя Н2, или же механизм его влияния иной. Правда, разрушение, связанное с образованием Н2 является наименее вероятным. Присутствие на межзеренных границах ингибиторов рекомбинации водорода должно усиливать его накопление и ускорять разрушение материала, что и наблюдается [12, 239, 258]. В тех случаях, когда большое значение имеет дислокационный транспорт водорода, микроструктурные особенности, сокращающие длину соскальзывания в пределах зерен, будут понижать и концентрацию водорода на межзеренных границах. Именно так, согласно предположению объясняется влияние дисперсоидов на никелевые сплавы [238, 259]. Другим фактором, вызывающим интеркристаллитное разрушение материала, может быть присутствие на границах частиц выделений и включений, что обсуждается ниже.