потемкин (557029), страница 9
Текст из файла (страница 9)
На второй стадии ползучести также имеет место перемешение дислокации и их дальнейшее торможение вблизи препятствий. Однако на этой стадии имеются большие возможности для дополнительного движения дислокаций за счет их переползания в новую плоскость сколыкения. Таким образом, на этой стадии процессы упрочнения и разупрочнения стабилизированы. На третьей стадии ползучести преобладают процессы разупрочнения, и поэтому скорость ползучести постепенно возрастает. Наряду с таким факторами разупрочнения, как коагуляция и растворение упрочняющих фаз, возврат и рекристаллизация, при ползу- чести наблюдается постепенное накопление признаков разрушения по границам зерен. Накопление микротрещин по границам — неизбежный спутник ползучести, Оно происходит от первой и до последней стадии.
Однако на последних стадиях ползучести признаки накопления повреждений выражены особенно четко. Появление микротрещин снижает рабочее сечение и приводит к концентрации напряжений в отдельных участках структуры. Уменьшение сечения и концентрация напряжений также вызывают появление ускоренной стадии ползучести. Оценка жаропрочности сплавов производится по таким характеристикам, как предел ползучести и предел длительной прочности. Пределом ползучеслгл называется такое напряжение, которое вызывает заранее заданную деформацию материала за известный промежуток времени при постоянной температуре. На практике чаше всего определяют напряжение, вызываюшее остаточное удлинение, равное 0,2; 0,5 или 1% за 100, 1000 или 10000 ч.
Для обозна- чения предела ползучести пользуются записью оф 1 = 200 МПа, что означает: напряжение 200 МПа при температуре 800'С вызывает суммарную остаточную относительную деформацию 0,5% за !000 ч. Пределом длительной прочности называют такое напряжение, под воздействием которого материал разрушается в конце заданного промежутка времени при выбранной температуре. Для обозначения предела длительной прочности пользуются записью оф = 400 МПа, что означает: напряжение 400 МПа при температуре 800'С вызывает разрушение через )00 ч работы. Более точную картину поведения материала под нагрузкой дают кривые длительной прочности, показывающие зависимость между напряжением и временем разрушения. Чаше всего зависимость между напряжением и временем до разрушения строят в логарифмических или полулогарифмических координатах.
В этом случае получают прямолинейные зависимости. Структура жаростойких н жаропрочных сплавов Работа материала при больших температурах обеспечивает их высокой жаростойкостью и жаропрочностью. Под жаростойкостью понимают сопротивление газовой коррозии при высоких температурах. Жаростойкость связана с образованием на поверхности металла плотной окисной пленки, препятствующей прохождению через нее атомов кислорода.
На некоторых металлах„таких, как хром, алюминий, никель, образуется естественная окисная пленка малой толщины (около 2 нм), хорошо защищающая от дальнейшего окисления. На других металлах окисная пленка недостаточно хорошо защищает металл, и поэтому приходится наносить на поверхность защитное покрытие или легировать сплав элементами, увеличиваю1цнми жаростойкость.
В качестве примера можно назвать жаростойкий хромоникелевый сплав и молибденовый сплав, не обладающий жаростойкостью, но покрытый защитной пленкой. Сплав ХН78Т. Хромоникелевый сплав, содержащий примерно 78% никеля и около 20% хрома, является жаростойким за счет образования на поверхности плотной окисной пленки типа )410 Сг205. 51 Помимо высокой жаростойкости (до 800...)000'С) сплав имеет хорошие технологические свойства и может применяться в двигателестроении.
Структура сплава — однородный твердый раствор хрома и титана в никеле (рнс. 2). Сплав ВМ-1 с защитным покрытием. Молибденовые сплавы не обладают жаростойкостью, так как образующаяся на их поверхности окисная пленка МоОз летуча н не зашншает металл от дальнейшего окисления. Одним из средств защиты от окисления является нанесение на поверхность молибденовых сплавов тонкой (60...200 мкм) зашитной пленки диспиплина молибдена Мо512. Таким образом, высокая жаропрочность за счет основы тугоплавкого молибденового сплава сочетается с жаростойкостью за счет поверхностной защиты. Структура основы — твердый раствор титана и циркония в мо.
либдене, а поверхностный слой — Мо5)2 (рис. 3). Жаропрочность — это способность сопротивляться ползучести и разрушению прн действии нагрузок в высоких температурах Жаропрочность сплава зависит от выбора основы сплава и от создаваемой структуры. С повышением температуры плавления металла увеличивается жаропрочность, в связи с чем наиболее жаропрочными являются тугоплавкие металлы (гУ, Мо, МЬ). В качестве основы современных жаропрочных сплавов используется никель. Путем легирования добиваются создания структуры, хорошо сопротивляющейся ползучести и разрушению.
Наилучшей структурой является неоднородная (гетерогенная) структура, состояшая из множества мельчайших упрочняющих фаз, равномерно распределенных в сильно легированном твердом растворе. Основной упрочняюшей фазой в жаропрочнъ1х никелевых сплавах является интерметаллид Х15(Т1, А1), называемый у'-фазой. Количество у'-фазы колеблется в различных сплавах от 7 до 60%. Помимо интерметаллидной фазы в сплавах могут быть карбидные и боридные частипы, также препятствуюшие ползучестн. Сплав ХН77ТЮ (ЭИ437).
Это деформнруемый сплав, обладаюший невысокой жаропрочностью, но с хорошими технологическими свойствами. Путем закалки и старения добиваются получения структуры твердого раствора с незначительным количеством упрочняюшей у'-фазы (-7%) (рис, 4). 52 Рис. 4 Рис. 2 Рис. 3 Рис. 5 Сплав ЖС6. Это сильнолегированный жаропрочный сплав, из которого можно получать изделия путем литья. По сравнению с деформируемыми литейные сплавы обладают высокой жаропрочностью за счет более сильного легирования, которое снижает пластичность. Наличие сильного легирования приводит к получению большого количества упрочняюшей у'-фазы (- 60%), получению карбидов и боридов, понижающих ползучесть (особенно по границам зерен), и к созданию твердого раствора, богатого легируюшими добавками, что повышает сопротивление движению дислокации и увеличивает температуру рекристаллизации.
Структура — твердый раствор с большим количеством у'-фазы и наличием карбидов (рис. 5). Состав и свойства изучаемых сплавов приведены в таблице. Методические указания Специальные образцы (рис. 6) испытываются на растяжение при комнатной и повышенных температурах. Кратковременные испытания на растяжение ведутся на испытательных машинах при постоянных температурах и скоростях нагружения. Для проведения испытаний при высоких температурах применяется приспособление, позволяющее нагревать образцы до заданной температуры.
Рис. 6 Испытания образцов на растяжение Порядок проведения испытаний; 1. Перед началом испытаний замеряют диаметр образца и расчетную длину. 2. Образец ввинчивают в специальные захваты, сделанные из жаропрочного материала, н помешают в печь, нагретую до заданной температуры. Температуру образца контролируют с помощью прикрепленной к нему термопары.
3. При достижении температуры испытания образец выдерживают примерно в течение 10 мин в целях выравнивания температуры в различных точках сечения. Затем производят нагружение и определяют максимальную нагрузку Р,х, выдерживаемую образцом. 4, Определяют прочность и пластичность по следующим формулам: о = — '"'" МПа, о где а, — предел прочности; Р— максимальная нагрузка; Уев первоначальная плошадь поперечного сечения; 8= — "~ 100%, ń— 1е ~а где 8 — относительное удлинение; 1„— длина рабочей части образца после разрыва; 1в — первоначальная длина рабочей части образца; где у — относительное сужение; Ре — первоначальная площадь поперечного сечения; г"„— площадь поперечного сечения после разрыва.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
