lekcii (774103), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Более совершенен и экономичен посравнению с традиционными способами.• Применяется для широкого круга материалов – сталей, чугунов,титановых сталей.• Коробление отсутствует, рекомендовано хонингование какфинишная обработка.• Осуществляется на специальных установках, применяется наавиапредприятиях.6. Другие виды ХТО сталей••Для получения жаростойких покрытий применяют алитирование(алюминирование), хромирование, силицирование изпорошковых смесей, содержащих ЛЭ, активатор (хлористыйаммоний) и добавки против спекания смеси.Процесс ведут в контейнерах с плавкими затворами, при 10001200 °С. Реакции в контейнере приводят к появлению наповерхности ионов алюминия или его соединений, способныхдиффундировать в Ме, рис.13.8.Хлорид ЛЭЛЭРис.13.8.АктиваторЗона диссоциациилетучего хлорида ЛЭЗона образования летучегохлорида ЛЭ•••••••При этом восстанавливается хлорид алюминия, который вновьвступает в реакции – циркуляционный метод.В зоне образования летучего хлорида ЛЭ протекают реакцииNH4Cl → NH3+HCl2HCl+(2/3)Al → (2/3)AlCl3 +Н2 .В зоне диссоциации летучего хлорида ЛЭ реакции(2/3)AlCl3 → 2AlCl +(4/3)Al(2/3)AlCl3 → AlCl2+(1/3)Al.Свободный ЛЭ диффундирует в толщу детали.Циркуляционным методом получают покрытия с различными МеAl, Si, B, Be, Ti, Zr, Cr, Nb, V, Ge.Разработаны и применяются также методы получениядиффузионных покрытий из расплавов, в том числе –электролизное, Al, В.Применение ХТО требует анализа экономическойцелесообразности.
Также необходимо учитывать экологическиепоследствия того или иного способа ХТО.Рис.13.9.ХТОАзотированиеЦементацияКарбонитрацияИонная ХТОЦиркуляционная ХТОИонно-циркуляционная ХТОРис. 13.10.ЛЕКЦИЯ 11КОНСТРУКЦИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ МАТЕРИАЛОВУчебные вопросы:1.Общие требования к КМ.2.Классификация КМ по свойствам.3.Критерии конструкционной прочности материалов.4.Пути повышения свойств материалов.Основная литература:(1) стр. 222- 236.Дополнительная литература:(3) Лахтин Ю.
М., Леонтьева В. П. Материаловедение, 1994г1.Общие требования к КМ• КМ –материалы для изготовления деталей машин, приборов,инженерных, строительных конструкций, испытывающихнагрузки – механические, тепловые, радиационные и др.• Нагрузки отличаются большим разнообразием – статические,циклические, ударные, при отрицательных и высокихтемпературах, в контакте с корозионно-активными иагрессивными средами.• Сами детали могут быть различных размеров от порядка мм вточной механике, до десятков метров в строительных и космических сооружениях.
Для их успешной работы необходимовыполнять ряд требований, которые разделяют на 3 группы.Требования к КМЭксплуатационныеТехнологическиеЭкономические1. Основой эксплуатационных требований является конструкционная прочность - комплекс механических свойств, обеспечивающих надѐжную работу в заданном периоде и условиях эксплуатации.2.Технологическиетребованияобеспечиваютснижениетрудоѐмкостиизготовленияпродукции.Тобеспечиваетсяуменьшением технологических переходов и низкими затратами накаждой операции – обрабатываемостью резанием, давлением,свариваемостью, короблением и др.3. Экономические требования направлены на снижение общихзатрат на материал.2, 3 существенны для серийного и массового производства.2.Классификация КМ по свойствамВ основе классификации КМ лежит их разделение по свойствамКонструкционныематериалыМ, обеспечивающие жѐсткость, статическую ициклическую прочностьМ с особыми технологическими свойствамиИзносостойкие ММ с высокими упругими свойствамиМ с малой плотностьюМ с высокой удельной прочностьюМ, устойчивые к воздействию температурыи рабочей среды3.Критерии конструкционной прочности материалов• КП – комплексная характеристика, оценка прочности,жѐсткости, надѐжности, долговечности материалов.• КП определяются условиями работы материала.• При статических нагрузках КП оценивают ζВ , ζ0,2 или коррелирующую с ними твѐрдость НВ, НRC.• При наличии циклических нагрузок КП – предел выносливостиζR или ζ-1 .• По критерию прочности рассчитывают допустимые рабочиенапряжения [ζ] .
Чем выше ζ0,2, тем выше [ζ] и меньшеразмеры и масса деталей.• Однако рост ζ0,2 и [ζ] сопровождается ростом ε= ζ/Е .Ограничить нежелательный рост ε можно применением М свысоким модулем упругости Е, - жѐстких М.• Для упругих элементов приборов важно обеспечить большиеупругие перемещения, что достигается при мах(ε= ζ/Е ) и высоких ζ и низких Е.• В авиационной и космической технике важны критерииудельной прочности ζВ /γ и жѐсткости Е /γ.• При температурах, отличающихся от стандартных, в условияхактивных сред и не статических нагрузок необходимы критерииадекватные условиям работы М, например - ζВ ,ζ0,2 , Е прирабочих температурах, ζ-1 в условиях активной среды и т.д.Критерии прочности, определяющиеработоспособность материалаСтандартныемех-е св-ва(прочность, масса)Циклическаявыносливость,изнашивание, коррозия(долговечность)РАБОТОСПОСОБНОСТЬМАТЕРИАЛАКритерии КПМодули упругости(жѐсткость)Пластичность,трещиностойкость(надѐжность)• Надѐжность – способность материала противостоять••••хрупкому разрушению.Хрупкое разрушение –локализация пластической деформациив ограниченной зоне развивающейся трещины, вызваннаяконцентрацией напряжений, структурными причинами, температурой, масштабным фактором и активной средой.
ХР предшествует скрытый этап формирования микротрещин. ХР опасновнезапностью, большой скоростью, напряжениями ниже расчѐтных, аварийными последствиями.Косвенной оценкой склонности к ХР являются стандартные δ иψ при растяжении, а также КСU при ударных испытаниях.Однако они определяются при объѐмном, а не локализованномдеформировании и не отражают реального сопротивления ХР.В механике разрушения предложены параметры для оценкисклонности к ХР трещиностойкость Кс, К1с . Часто используютблизкие к ним KCV и КСТ.МР предполагает наличие в М микротрещин технологическогоили эксплуатационного происхождения.• Для трещины длиной l ирадиусом r МР даѐтнапряжения в вершинетрещины ζу=К /откуда К1с=ζср,где х=в момент,разрушения а –коэффициент,учитывающийгеометрию трещины,рис.14.1.Рис.14.1• Величину К1с – вязкость разрушения, определяютэкспериментально на образцах с трещиной, для чегонеобходимо регистрировать напряжение и длинутрещины в момент разрушения.
Методика испытаниястандартизирована.• Чем выше К1с, тем лучше он сопротивляетсяхрупкому разрушению, что позволяет проводитьвыбор материала.• Достоинство параметра К1с в том, что он являетсярасчѐтным и позволяет определять критическуюдлину трещины при заданном напряжении илинапряжения при заданной длине трещины,вызывающие разрушение материала.• Используют более простые и менее трудоѐмкиеметоды оценки склонности к хрупкому разрушению KCV и КСТ , а также т50 .• Долговечность – свойство М сопротивляться развитию••••постепенного разрушения, определяет ресурс материала(детали).
Ресурс – срок безаварийной службы. Долговечностьопределяется постепенным многостадийным накоплениемповреждений, определяемых характером нагрузок ивоздействий.Различают усталость, изнашивание, ползучесть, коррозию,радиационное разбухание и др. Для большинства случаев Допределяется циклической выносливостью и изнашиванием.Циклическая выносливость определяется скоростьюзарождения и роста усталостных трещин.Изнашивание определяется скоростью удаления (съѐма)микрочастиц с поверхности М под действием сил трения.В специфических случаях Д определяется дополнительнотемпературой, активной средой, радицаионным повреждениемМ и др.4.Пути повышения свойств материалов• Прочность и долговечность конструкций достигаютсяметаллургическими, технологическими и конструкторскимиметодами.• Традиционный путь –повышение прочности ограниченснижением пластичности и трещиностойкости, идущимипротивоположно.
Это самая большая проблема.• Теоретическая основа - дислокационная модель. Измельчениезерна, увеличение плотности дислокаций, дисперсные фазы,субзѐренные границы используются для повышения прочности.Уравнение Холла-Петча.• Практические результаты. ВТМО. Удаление вредных примесей.• ВДП. ЭШП. ЭЛП. ВИП. Поверхностные методы, ХТО.• Конструкторские методы. Концентраторы напряжений.• Для сталей ζвр=160-220кН/см кв. Для титана ζвр=100-125кН/смкв.• Новые виды М. Композиционные М.Лекция 121. Технические характеристики материаловПо назначению выделяют 3 класса материалов:КонструкционныеИнструментальныеПриборные и специальногоназначенияРассмотрим класс конструкционных материалов.2Условия работы машиностроительных материалов, рассмотренные впредыдущей лекции, требуют, чтобы эти материалы обладалиопределѐнными свойствами- характеристиками.Характеристики материала состоят из нескольких группФизико-химические свойстваКонструкционная прочностьТехнологичностьЭкономичностьЭкологичность3Физико-химическиесвойства1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
