ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка деформационного микрорельефа, возникающего на поверхности металлических образцов, методом стереофотограмметрии из "Тепловая микроскопия материалов " Как показывает практика, применение методов и средств тепловой микроскопии наиболее эффективно может быть осуществлено в сочетании с другими физическими методами, поскольку получаемые в этом случае данные взаимно дополняют друг друга. [c.224] Важнейшим физическим фактором, определяющим сопротивление металлов и сплавов действию нагрузки и температуры, является их микростроение. Под этим термином следует понимать кристаллическую структуру, т. е. тип кристаллической решетки, а также величину зерен, их субструктуру (размер субзерен и разориентировку между ними), наличие частиц второй фазы, их количество, размеры, форму и распределение. [c.224] При выборе сплава в каждом данном случае руководствуются главным образом его свойствами, которые должны наиболее точно отвечать предъявляемым требованиям. Кроме того, следует учитывать вопросы экономики (стоимость и дефицитность), а также технологические свойства сплавов. Количество возможных комбинаций легирующих элементов практически безгранично, поэтому для грамотного конструирования новых сплавов необходимо знать заранее, какое, влияние на их свойства оказывает та или иная добавка и обусловленная ею структура. [c.224] Изучение микроструктурных изменений, протекающих в сплавах в условиях нагружения, максимально приближенных к эксплуатационным, весьма необходимо для осуществления уточненной оценки температурновременной зависимости механических свойств материалов, что должно приниматься во внимание при нормировании прочности конструкций. [c.224] Микроструктурные исследования показали, что усталостное разрушение биметаллической композиции как при комнатной температуре, так и при 800°С имеет сложный характер — в отсутствие четко выраженного деформационного микрорельефа в науглероженной зоне стали Х18Н10Т, а также в обезуглероженной зоне основного металла интенсивное дробление зерен и разрыхление поверхности сопровождаются образованием многочисленных очагов разрушения. При этом дробление происходит раньше, чем начинается развитие главной транскристаллической или межкристаллической трещины, приводящей к потере несущей способности слоя стали СтЗ. Межслойная поверхность раздела служит эффективным барьером для усталостной трещины,, так как напряженное состояние в вершине движущейся трещины резко изменяется. Магистральная трещина распространяется в плакирующем слое а при слиянии ее с трещиной материала основы образец ломается. [c.225] В заданных условиях испытания трещина усталости при комнатной температуре проходит по телу зерен (рис. 135, й), а при 800° С — преимущественно по границам зерен (рис. 135, г). [c.225] О кинетике развития усталостных трещин в плакированной стали можно-судить по рис. 136. Здесь приведена серия микрофотографий, снятых при 200° С с поверхности нагружаемого образца двухслойной стали СтЗ -f + Х18Н10Т непосредственно в процессе испытания на установке ИМАШ-10-68. При приближении усталостной трещины к межслойной поверхности раздела в вершине трещины образуется зона с повышенной плотностью полос скольжения (рис. 136, а—д). [c.225] Таким образом, проведенные металлографические исследования показали, что процесс усталостного разрушения двухслойной стали СтЗ + -f- Х18Н10Т характеризуется а) зарождением и развитием трещин в поверхностных слоях основного металла и плакировки б) накоплением и развитием необратимых повреждений в обезуглероженной зоне основного металла, играющей роль слабого звена в) блокированием усталостных трещин межслойной поверхностью раздела. [c.225] На рис. 137 представлен график, иллюстрирующий изменение сопротивления основного слоя биметалла при испытании его на усталость. Для участка А—Б характерно незначительное повышение электрического сопротивления биметалла, свидетельствующее о том, что структура повреждена мало. Участок Б—В отражает быстрое увеличение электрического сопротивления это связано с тем, что число дефектов в обезуглероженной зоне основного слоя значительно возросло и возникли микро- и макротрещины в объеме образца. Участок В—Г характерен для интенсивного разрушения основного слоя СтЗ и быстрого накопления повреждений в плакирующем слое. [c.225] Приведенные данные наглядно иллюстрируют возможность и целесообразность применения методов и средств тепловой микроскопии при разработке рациональных путей повышения прочности, конструкционной надежности и долговечности металлических материалов путем рационального создания и использования слоистых металл-металлических композиций. [c.225] Как показали результаты металлографического анализа, полосы грубого скольжения распределены в зернах стали СтЗ неравномерно, причем расстояние между отдельными линиями скольжения и их плотность, по-видимому, зависят от кристаллографической ориентации зерна по отношению к действующей нагрузке, его напряженного состояния и условий испытания. [c.226] В интервале 20—400° С процессы, приводящие к образованию микротрещин, развиваются преимущественно в теле зерен, т. е. происходит внутри-зеренное разрушение (рис. 134, а и б). По мере увеличения температуры испытания (до 800° С) границы зерен материала основы ослабляются и по границам зерен развиваются трещины усталостного разрушения (рис. 134, б). [c.226] Характер сдвиговых процессов в материале плакирующего слоя показан на рис. 134, г—е, который иллюстрирует неравномерность раскрытия полос скольжения, имеющих вид прерывистых линий. В участках максимальной деформации и в зонах сосредоточения различных дефектов и несовершенств происходит наиболее интенсивное разрыхление поверхности материала, сопровождающееся появлением и накоплением необратимых структурных изменений и очагов разрушения, вызывающих возникновение микротрещин. Кроме того, накопление повреждений при усталости происходит и во внутренних микрообъемах биметалла. [c.226] Как следует из рис. 135, а и б, границы крупных зерен мягкой обезугле-роженной зоны являются участками преимущественного накопления пластической деформации. Наряду с деформацией, локализующейся в теле зерен, при циклическом нагружении и нагреве до 800° С в обезуглероженной зоне развиваются также процессы, протекающие по границам зерен и вызывающие интенсивное разрыхление поверхности (рис. 135, 6). В этом случае большое значение имеют процессы, приводящие к возникновению микрорельефов характеризуемых образованием межзеренных трещин, миграцией границ и развитием фрагментации зерен. [c.226] Кроме изучения особенностей деформации и разрушения биметаллов в условиях статического растяжения, применение методов тепловой микроскопии оказалось также весьма эффективным и при микроструктур-ном исследовании процессов усталостного разрушения слоистых металлических композиций. [c.227] В плакирующем слое существенных изменений не наблюдается деформационный рельеф в стали XI8H10T так же, как при комнатной и умеренно повышенных температурах, характеризуется развитием скольжения внутри зерен. Следует, однако, отметить, что появление в слое кремнистого железа своеобразных складок при —40° С приводит к возникновению в материале плакирующего слоя грубого деформационного рельефа, развившегося на фоне внутризеренного скольжения и являющегося как бы зеркальным отображением деформационной структуры среднего слоя композиции. Это явление, по-видимому, связано со взаимным деформационным влиянием материалов основы и плакирующего слоя. [c.229] При снижении температуры испытания до — 90 С и ниже характер механизма деформации кремнистого железа принципиально меняется (рис. 132, з) выявляется большое количество взаимно пересекающихся двойниковых прослоек (отмечены стрелками на рис. 132, з), между которыми видны слабые следы скольжения (обозначены стрелками с белым кружком). [c.229] Кинетика изменения деформационного микрорельефа в зонах сопряжения разнородных слоев биметаллов была изучена автором и А. И. Тана-новым с помощью установки ИМАШ-20-69 при исследовании образцов трехслойной композиции Х18Н10Т + кремнистое железо + Х18Н10Т, изготовленной способом сварки взрывом с последующей прокаткой на необходимую толщину. Конечная толщина образцов составляла 2 мм. Полученная слоистая плакированная композиция оказалась весьма удачным модельным материалом для ряда многослойных сочетаний металлов с о. ц. к. и г. ц. к. решетками. [c.232] Микроструктурные исследования были выполнены в интервале температур от 1000 до —90° С при растяжении с постоянной скоростью перемещения захвата 600 мм/ч. [c.232] Вернуться к основной статье