Медленном охлаждении

скорости нагружения, например, при динамическом нагружении: стали, склонной к ЗР, наблюдался полностью волокнистый излом, при статическом нагружении со скоростью 80 Н/с — смешанный, а при дальнейшем уменьшении скорости нагружения — хрупкий излом. В таком же порядке менялась макрокартина излома: при динамическом кручении разрушение проходило по поверхности макросреза (перпендикулярно продольной оси образца), при медленном нагружении — по поверхности макроотрыва (по винтовой линии) [114].

Впервые на это обратил внимание У. Томсон. Им выполнялись опыты с растягиваемыми при разных скоростях нагружения образцами. При очень большой скорости нагружения (диаграмма О А рис. 15.5) теплообмен между образцом и окружающей средой произойти не успевает и поэтому процесс получается адиабатический. При очень медленном нагружении (кривая 0В) происходит полный теплообмен, вследствие чего температура образца все время остается неизменной и процесс таким образом оказывается изотермическим. При быстром нагружении температура образца получается ниже окружающей среды и позднее после " 8

3. При медленном нагружении влияние ползучести приведет к постепенному смещению точки состояния с линии ОК в сторону линии О А. Поэтому скорость выхода на заданный уровень напряжения влияет на характер ползучести при последующей выдержке; чем медленнее нагружение (т. е. чем ближе исходная точка при выдержке оказывается к линии стационарных состояний О А). тем меньше начальная скорость ползучести отличается от стационарной. При достаточно медленном нагружении скорость ползучести практически в каждый момент времени будет функцией только напряжения, история его изменения становится несущественной. Это соответствует опытным данным [9].

Систематические исследования задач конструкционного демпфирования ведутся в течение последнего десятилетия в Советском Союзе и за рубежом (см. литературу в конце статьи). Они относятся к упрощенным типовым схемам и строятся в предположении, что материал элементов соединений совершенно упругий и фрикционные свойства контактных поверхностей описываются законом Кулона. При этих предположениях представляется возможным произвести исследование гистерезисных свойств типовых конструкций при их медленном нагружении (по симметричному или. асимметричному циклам) и, следовательно, записать уравнение движения механической системы, в которых демпфирующие свойства отображены достаточно надежно.

Высокие ударная прочность и работа разрушения наблюдаются у полимеров с большим удлинением при разрыве и большой площадью под диаграммой напряжение—деформация. Однако полимеры, в которых при медленном нагружении наблюдается предел текучести, могут разрушаться хрупко при высоких скоростях испытаний. Кроме того, целый ряд полимеров, являющихся пластичными при нормальных условиях испытаний, могут разрушаться хрупко, если образец имеет надрез или трещину.

Недостаток этих сплавов — склонность к водородной хрупкости. Водород мало растворим в а-фазе и присутствует в структуре в виде гидридов, которые снижают пластичность, особенно при медленном нагружении, и вязкость сплавов (рис. 14.10). Допустимое содержание водорода в псевдо-а-сплавах колеблется в пределах 0,005 - 0,02 %.

5. При внезапном приложении растягивающей нагрузки к упругому (зж = Еех) стержню, масса которого незначительна в сравнении с массой груза, динамическая деформация е^ в два раза больше деформации е* при статическом (медленном) нагружении (см. [м], I, §64). Найти отношение е^/е* для стержня, подчиняющегося закону деформации ах = Ве^, где В, fs — постоянные (0<р^1). Показать, что е^/е* 3s 2 и стремится к е = 2,718. .. при р~* 0.

По поводу экспериментальных исследований эластомеров сделаем одно замечание. Существуют расхождения в экспериментальных данных, полученных па эластомерных конструкциях. Они вызваны частично неизбежными вариациями свойств материала, но чаще несовершенством проведения экспериментов. На результаты влияет скорость нагружеиия. Быстрое на-гружение и быстрое изменение перемещений ассоциируются с динамическими нагрузками. При медленном нагружении могут возникать перемещения вследствие ползучести и других процессов, протекающих во времени. Поэтому только наиболее фун-

Я- М. Потак [123] определил влияние водорода на работу разрушения стали при быстром и медленном нагружении. Наводорожива-ние производилось в 20% -ном растворе серной кислоты при плотности тока 2 а/дм2. Как наводороженные, так и ненаводороженные образцы подвергались испытанию на изгиб со скоростью деформации 360 000 мм/мин и 1,5 мм/мин. Результаты исследования приведены в табл. 8.

В муфтах с неметаллическим упругим элементом жесткость при медленном нагружении и разгружении (статическая жесткость) значительно отличается от жесткости, проявляемой в динамических режимах (динамической жесткости). Это обстоятельство должно учитываться при расчетах. Динамическая жесткость

Рассмотрим фазовые области для одной из таких систем (штриховая линия на рис. 139) при содержании 0,05% С. При очень медленном охлаждении и затвердевании (точка 1 на линии ликвидус) из расплава вначале начинают выпадать кристаллы хро-мопикелевого феррита, имеющего решетку б-железа, а по мере охлаждения — и кристаллы хромоникелевого аустенита, имеющего решетку у-железа. После затвердевания всего расплава (температура ниже точки 2 на линии солидус) сталь имеет аусте-нитно-ферритную структуру. При дальнейшем охлаждении в точке 3 происходит превращение б —>• у, и сталь приобретает аустенитную структуру.

дисперсионного упрочнения жаропрочных сталей, проводимого обычно в комплексе с интерметаллидным упрочнением [упрочняющие частицы — ннтерметаллиды Ni3Ti, Ni3(Al, Ti), Fe2W и др.]. К интерметаллидным соединениям относят и а-фазу, которая образуется в хромоникелевых сталях при длительном нагреве или медленном охлаждении при температурах ниже 900—950° С. Она обладает ограниченной растворимостью в а- и у-твердых растворах и, выделяясь преимущественно по границам зерен, резко снижает пластические свойства и ударную вязкость металла.

Для примера рассмотрим сплавы меди и золота, имеющие одинаковую кристаллическую решетку и неограниченно растворяющиеся в твердом состоянии. В обычном твердом растворе меди и золота отсутствует строгая закономерность в расположении атомов меди и золота в узлах гранецентрированной решетки. Вероятность наличия в данном узле решетки того или иного атома зависит от концентрации сплава. Однако при определенных условиях (при медленном охлаждении твердых растворов больше?! концентрации) атомы меди и золота занимают определенные места в решетке (рис. 85).

нита происходит при медленном охлаждении, тогда как образование структур белого чугуна происходит при более быстром охлаждении, что многократно подтверждается практикой

Процесс может протекать не только изотермически, как это показано на схеме, но и при медленном охлаждении. Если графит образовался при кристаллизации частично в виде чешуек, то дальнейшее образование графита будет происходить отложением углерода на ранее выпавших частичках. Этим определится различие во внешней форме графита.

Закалка — нагрев выше критической точки Лс3 с последующим быстрым охлаждением. При медленном охлаждении аустенит распадается на феррит+цементит при Аг\. С увеличением скорости охлаждения превращение происходит при более низких температурах. Феррито-цементитная смесь по мере снижения Аг{ становится все более мелкодисперсной и твердой. Если же скорость охлаждения была так велика и переохлаждение было так значительно, что выделение цементита и феррита не произошло, то и распада твердого раствора не происходит, а аустенит (у-тведрый раствор) превращается в мартенсит (пересыщенный твердый раствор углерода в а-железс). Неполная закалка — термическая операция, при которой нагрев проводят до температуры, лежащей выше Ас\, но ниже Лс3 и в структуре стали сохраняется доэвтектоидный феррит (заэвтек-тоидный цементит).

тировании при этих температурах возможно образование четырех фаз в, v'> Y и а- При медленном охлаждении с этих температур у-фаза (азотистый аустенит) распадается при 591°С на эвтектоид сс+v' (темный слой на рис. 268).

В случае азотирования при температуре выше эвтектоидной, например 650°С, слой при этой температуре состоит из следующих фаз: e+Y'+Y+a; структура же после охлаждения претерпевает изменения, у-фаза (азотистый аустенит) при медленном охлаждении распадается на эвтектоид (так называемый браунит):

При медленном охлаждении получается полиэдрический феррит (рис. 283,а). При быстром охлаждении получается структура игольчатого типа— игольчатый феррит (рис. 283,6), по внешнему виду похожая на бейнит. Твердость игольчатого феррита на НВ 100—150 выше твердости полиэдрического феррита.

Практически наиболее важной является способность легирующих элементов замедлять скорость распада аустенита в районе перлитного превращения, что выражается в смещении линии вправо на диаграмме изотермического распада аустенита1. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении, например при охлаждении в масле или на воздухе, что естественно связано с уменьшением критической скорости закалки.

Отмечаем, что рассмотренная классификация условна и относится к случаю охлаждения на воздухе образцов относительно небольших размеров. Меняя условия охлаждения, можно получать и разные структуры. Так, при закалке перлитной стали может быть получена мартенситная структура, а при медленном охлаждении сталь мартенситного класса испытывает превращение в перлитной области. Охлаждение аустенитной стали ниже нуля может вызвать в ней мартенситное превращение.