Изометрическое превращение переохлаждённого аустенита в эвтектоидной стали. Устойчивость переохлажденного аустенита. Инкубационный пе

      Ударная вязкость и хрупкость. Вязкость противоположна хрупкости. Это способность материала  сопротивляться разрушению, поглощая энергию удара. Например, стекло хрупкое, потому что оно не способно поглощать  энергию за счет пластической деформации. При столь же резком ударе по листу  мягкого алюминия не возникают большие  напряжения, так как алюминий способен к пластической деформации, поглощающей  энергию удара.

      Существует  много разных методов испытания  металлов на ударную вязкость. При  использовании метода Шарпи призматический образец металла с надрезом подставляют под удар отведенного маятника. Работу, затраченную на разрушение образца, определяют по расстоянию, на которое маятник отклоняется после удара. Такие испытания показывают, что стали и многие металлы ведут себя как хрупкие при пониженных температурах, но как вязкие – при повышенных. Переход от хрупкого поведения к вязкому часто происходит в довольно узком температурном диапазоне, среднюю точку которого называют температурой хрупко-вязкого перехода. Другие испытания на ударную вязкость тоже указывают на наличие такого перехода, но измеренная температура перехода изменяется от испытания к испытанию в зависимости от глубины надреза, размеров и формы образца, а также от метода и скорости ударного нагружения. Поскольку ни в одном из видов испытаний не воспроизводится весь диапазон рабочих условий, испытания на ударную вязкость ценны лишь тем, что позволяют сравнивать разные материалы. Тем не менее, они дали много важной информации о влиянии сплавления, технологии изготовления и термообработки на склонность к хрупкому разрушению. Температура перехода для сталей, измеренная по методу Шарпи с V-образным надрезом, может достигать +90°С, но соответствующими легирующими присадками и термообработкой ее можно понизить до -130° С.

      Хрупкое разрушение стали было причиной многочисленных аварий, таких, как неожиданные прорывы  трубопроводов, взрывы сосудов давления и складских резервуаров, обвалы мостов. Среди самых известных  примеров – большое количество морских  судов типа «Либерти», обшивка которых  неожиданно расходилась во время  плавания. Как показало расследование, выход из строя судов «Либерти»  был обусловлен, в частности, неправильной технологией сварки, оставлявшей  внутренние напряжения, плохим контролем за качеством сварного шва и дефектами конструкции. Сведения, полученные в результате лабораторных испытаний, позволили существенно уменьшить вероятность таких аварий. Температура хрупко-вязкого перехода некоторых материалов, например вольфрама, кремния и хрома, в обычных условиях значительно выше комнатной. Такие материалы обычно считаются хрупкими, и придавать им нужную форму за счет пластической деформации можно только при нагреве. В то же время медь, алюминий, свинец, никель, некоторые марки нержавеющих сталей и другие металлы и сплавы вообще не становятся хрупкими при понижении температуры. Хотя многое уже известно о хрупком разрушении, это явление нельзя еще считать полностью изученным.

      Усталость. Усталостью называется разрушение конструкции под действием циклических нагрузок. Когда деталь изгибается то в одну, то в другую сторону, ее поверхности поочередно подвергаются то сжатию, то растяжению. При достаточно большом числе циклов нагружения разрушение могут вызывать напряжения, значительно более низкие, чем те, при которых происходит разрушение в случае однократного нагружения. Знакопеременные напряжения вызывают локализованные пластическую деформацию и деформационное упрочнение материала, в результате чего с течением времени возникают малые трещины. Концентрация напряжений вблизи концов таких трещин заставляет их расти. Сначала трещины растут медленно, но по мере уменьшения поперечного сечения, на которое приходится нагрузка, напряжения у концов трещин увеличиваются. При этом трещины растут все быстрее и, наконец, мгновенно распространяются на все сечение детали.

      Усталость, несомненно, является самой распространенной причиной выхода конструкций из строя  в условиях эксплуатации. Особенно подвержены этому детали машин, работающие в условиях циклического нагружения. В авиастроении усталость оказывается очень важной проблемой из-за вибрации. Во избежание усталостного разрушения приходится часто проверять и заменять детали самолетов и вертолетов.

      Ползучесть. Ползучестью (или крипом) называется медленное нарастание пластической деформации металла под действием постоянной нагрузки. С появлением воздушно-реактивных двигателей, газовых турбин и ракет стали приобретать все более важное значение свойства материалов при повышенных температурах. Во многих областях техники дальнейшее развитие сдерживается ограничениями, связанными с высокотемпературными механическими свойствами материалов.

      При нормальных температурах пластическая деформация устанавливается почти  мгновенно, как только прикладывается соответствующее напряжение, и в  дальнейшем мало увеличивается. При  повышенных же температурах металлы  не только становятся мягче, но и деформируются  так, что деформация продолжает нарастать  со временем. Такая зависящая от времени деформация, или ползучесть, может ограничивать срок службы конструкций, которые должны длительное время  работать при повышенных температурах.

       Чем больше напряжения и чем выше температура, тем больше скорость ползучести. Типичные кривые ползучести представлены на рис. 5. После начальной стадии быстрой (неустановившейся) ползучести эта скорость уменьшается и становится почти постоянной. Перед разрушением  скорость ползучести вновь увеличивается. Температура, при которой ползучесть становится критической, неодинакова  для разных металлов. Предметом забот  телефонных компаний является ползучесть подвесных кабелей в свинцовой  оболочке, работающих при обычных  температурах окружающей среды; в то же время некоторые специальные  сплавы могут работать при 800° С, не обнаруживая чрезмерной ползучести.

Рис. 7. ТИПИЧНЫЕ КРИВЫЕ ПОЛЗУЧЕСТИ. После стадии быстрой неустановившейся ползучести скорость ползучести уменьшается и становится почти постоянной, а затем наступает стадия ускоренной ползучести, которая завершается разрушением.

      Срок  службы деталей в условиях ползучести может определяться либо предельно  допустимой деформацией, либо разрушением, и конструктор должен всегда иметь  в виду эти два возможных варианта. Пригодность материалов для изготовления изделий, рассчитанных на длительную работу при повышенных температурах, например, лопаток турбин, трудно оценить заранее. Испытания за время, равное предполагаемому сроку службы, зачастую практически невозможны, а результаты кратковременных (ускоренных) испытаний не так просто экстраполировать на более длительные сроки, поскольку может измениться характер разрушения. Хотя механические свойства жаропрочных сплавов постоянно улучшаются, перед металлофизиками и материаловедами всегда будет стоять задача создания материалов, способных выдерживать еще более высокие температуры.  

3. Материалы имеют маркировку ЛАЖ60-1-1 и БрОФ6,5-0,15. Указать их химический состав, свойства, сходство, различие и области применения.

 

3.1.Характеристики материала БрОФ6.5-0.15

Марка:	БрОФ6.5-0.15
Классификация:	Бронза оловянная, обрабатываемая давлением
Применение:	Ленты, полосы, прутки, применяемые в машиностроении; подшипниковые детали, трубы-заготовки  для изготовления биметаллических  сталебронзовых втулок; проволока для ручной сварки в защитных газах оловянно-фосфористой бронзы и оловянных бронз.

Механические  свойства при Т=20 °С материала БрОФ6.5-0.15

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
сплав мягкий			300-450		60-70
сплав твердый			700-800		7-10

Твердость материала БрОФ6.5-0.15, сплав мягкий	HB 10 -1 = 70 - 90 МПа
Твердость материала БрОФ6.5-0.15, сплав твердый	HB 10 -1 = 170 - 220 МПа

Физические  свойства материала  БрОФ6.5-0.15

T	E 10- 5	a 106	l	r	C	R 109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1.12		71.4	8800		160
100		17.1

Коэффициент трения материала  БрОФ6.5-0.15

Коэффициент трения со смазкой :	0.01
Коэффициент трения без смазки :	0.12

Литейно-технологические  свойства материала  БрОФ6.5-0.15

Температура плавления, °C :	995
Температура горячей обработки, °C :	700 - 800
Температура отжига, °C :	600 - 650

Химический  состав в % материала  БрОФ6.5-0.15

Fe	Si	P	Al	Cu	Pb	Sb	Bi	Sn	Примесей
до 0.05	до 0.002	0.1 - 0.25	до 0.002	92.65 - 93.9	до 0.02	до 0.002	до 0.002	6 - 7	всего 0.1

Примечание: Cu - основа; процентное содержание Cu дано приблизительно

Механические  свойства:

sв	- Предел кратковременной  прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной  деформации), [МПа]
d5	- Относительное  удлинение при разрыве , [ % ]
y	- Относительное  сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость  по Бринеллю , [МПа]

Физические  свойства:

T	- Температура,  при которой получены данные  свойства, [Град]
E	- Модуль упругости  первого рода, [МПа]
A	- Коэффициент  температурного (линейного) расширения (диапазон 20° - T ), [1/Град]
l	- Коэффициент  теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность  материала , [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость  материала (диапазон 20° - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

Твердость   БрОФ6.5-0.15   ,     Пруток холоднокатан. тверд.       ГОСТ 10025-78 HB 10 -1 = 140 - 150   МПа    Твердость   БрОФ6.5-0.15   ,     Пруток холоднокатан. мягк.       ГОСТ 10025-78 HB 10 -1 = 70   МПа    Твердость   БрОФ6.5-0.15   ,     Пруток прессован.       ГОСТ 10025-78 HB 10 -1 = 70   МПа

Магнитные свойства :

Hc	- Коэрцитивная  сила (не более), [ А/м ]
Umax	- Магнитная  проницаемость (не более), [ МГн/м ]
P1.0/50	- Удельные потери (не более) при магнитной индукции 1.0 Тл и частоте 50 Гц, [ Вт/кг ]
B100	- Магнитная  индукция Tл (не менее) в магнитных полях при напряженности магнитного поля 100, [ А/м ]