ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кореей Дж. У.. Кауфман Дж. Г., Саха У. Е. Чувствительность к надрезу некоторых литейных алюминиевых сплавов при низких температурах из "Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах " Сплавы системы Al—Mg обладают прекрасным сочетанием свариваемости, прочности и коррозионной стойкости с исключительно высокой вязкостью при комнатной и низких температурах [1—И]. Поэтому эти сплавы широко используют в случаях криогенного применения, включая хранение и транспортировку по океану ожиженных природных газов [12—15]. [c.105] Предложенный Институтом сварки им. Е. О. Патона материал для исследования представлял собой плиты из сплава АМгб толщиной 20 мм и сварочную проволоку из того же сплава диаметром 5 мм. Химический состав плит сплава АМгб и сварочной проволоки в сравнении с химическим составом плит сплава 5083-0 и проволоки из сплава 5183 приведены в табл. 1. В данной работе использовали плиты сплава 5083-0 толщиной 25,4 мм. [c.106] При всех исследованных температурах прочность и удлинение сварных соединений сплава 5083, выполненных в вертикальном положении, несколько выше, чем при сварке в нижнем положении предел текучести сварных соединений в обоих указанных случаях одинаковый. У сварных соединений сплава АМгб, выполненных как в нижнем, так и в вертикальном положениях, прочностные свойства одинаковые при каждой заданной температуре. У обоих исследованных сплавов прочностные свойства сварных соединений, как правило, ниже, чем свойства основного материала. [c.113] Испытания надрезанных образцов при растяжении. Показателем способности материала к местной пластической деформации в присутствии жесткого концентратора напряжений является чувствительность к надрезу, оцениваемая отношением прочности надрезанного образца при растяжении к пределу текучести (а /сго,2). [c.113] Данные табл. 5 и 6 показывают, что оба исследованных сплава и их сварные соединения имеют величину отношения сг /(То,2 2 независимо от направления образца и положения сварки, что свидетельствует об их очень высокой вязкости. Величина этого отношения для основного материала сплава 5083 и его сварных соединений несколько выше при низких температурах по сравнению с комнатной у сплава АМгб значения указанного отношения во всех случаях ниже при низких температурах, однако это снижение незначительное и, по-видимому, не очень существенно. [c.113] Данные табл. 5 и 6 показывают, что прочность на раз-дир обычно более чем вдвое выше предела текучести, что является еще одним доказательством исключительно высокой вязкости в надрезе исследованных сплавов и их сварных соединений. У основного материала обоих сплавов значения q при комнатной температуре достаточно высокие. У сплава 5083 при температуре 77 К значения q почти в 1,5 раза выше значений при комнатной температуре. У сплава АМгб значения этой характеристики при низкой температуре незначительно выше, чем при комнатной температуре. [c.114] Значения удельной энергии распространения трещины q для сварных соединений сплава 5083, выполненных в нижнем и в вертикальном положениях, почти одинаковы при комнатной и низких температурах и сравнимы со значениями этой характеристики для основного материала плит сплава 5083-0. Значение q у сварных соединений спла ва АМгб при комнатной температуре значительно ниже, чем у сварных соединений сплава 5083 при 77 К значения этой характеристики составляют около 60 % от значений при комнатной температуре. Снижение этих значений не отразилось на величинах отношения прочности на раздир к пределу текучести или на величинах вязкости разрушения. [c.114] Вязкость разрушения. При испытаниях вязкости разрушения основного материала и сварных соединений при комнатной температуре и 77 К наблюдалось пластичное разрушение по типу отрыва без каких-либо признаков нестабильного разрушения. При проведении на диаграмме нагрузка — раскрытие трещины линии, наклон которой на 5 % меньше, чем наклон линейной части диаграммы, признаков роста трещины не обнаружено, и истинные значения критического коэффициента интенсивности напряжений Ki определить было невозможно. Оба материала настолько вязки, что просто не хватает толщины образца для того, чтобы накопленная упругая энергия могла вызвать даже незначительное увеличение роста трещины. Проведенные ранее исследования плит сплава 5083-0 и сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5183, [7] показали, что при испытаниях изгибом надрезанных образцов размером 203X203 мм толщины образца недостаточно для обеспечения условий плоской деформации в материале. Было установлено, что такие условия обеспечиваются на образцах толщиной 305 и шириной 610 мм. [c.114] Значения /Стах при 77 К обычно такие же или выше значений при комнатной температуре. Значения К max ДЛЯ СВЭр ных соединений сравнимы с величинами этого коэффициента для основного материала. [c.115] Испытания на усталость. Результаты усталостных испытаний сварных соединений при изгибе представлены в табл. 8 и на графиках рис. 4. Эти данные показывают, что сварные соединения сплавов 5083 и АМгб обладают примерно одинаковым сопротивлением возникновению усталостной трещины. [c.116] Твердость. Результаты замеров твердости по Роквеллу (шкала Е) в сварных соединениях представлены на рис. 7. Полученные данные показывают, что твердость основного материала и сварных соединений сплавов 5083 и АМгб близка друг к другу и нет никаких признаков наличия зоны термического влияния. [c.117] В общем, свойства обоих исследованных сплавов и их сварных соединений очень близки. Предел прочности и относительное удлинение плит сплава АМгб и его сварных соединений были, как правило, выше по сравнению с основным материалом плит сплава 5083 и его сварными соединениями. Предел текучести плит сплава 5083 выше, чем у плит сплава АМгб, в то время как предел текучести сварных соединений обоих сплавов имеет близкие значения. [c.118] Оценка вязкости разрушения с помощью различных характеристик показала, что оба исследованных сплава имеют исключительно высокую вязкость при комнатной и низкой температурах. Ни при одном виде испытания не наблюдалось никаких признаков нестабильного разрушения, что свидетельствует о высокой вязкости сплавов системы А1—Mg. Во всех случаях имело место вязкое разрушение по типу отрыва. [c.118] Сопротивление зарождению и росту трещины усталости сходно у обоих сплавов и их сварных соединений. Скорость роста трещины усталости при низких значениях К меньше в сварных соединениях по сравнению с основным материалом. [c.118] На основании результатов данного исследования можно сделать вывод, что сплавы 5083 и АМгб и их сварные соединения являются подходящим конструкционным материалом для использования при низких температурах. [c.118] Алюминиевый сплав 5083-0 (Al—4,5Mg) широко используется в США в качестве конструкционного материала для низких температур, в частности для контейнеров с ожиженными природными газами. В СССР для аналогичного применения разработан алюминиевый сплав АМгбМ (А1—6Mg). В настоящей статье сопоставлены данные по скорости роста усталостной трещины и вязкости разрушения сплавов АМгбМ и 5083-0. [c.119] Проводили при комнатной температуре, 76 и 4 К на серво-гидравлической испытательной машине с максимальным усилием 100 кН, оснащенной следящей системой. Для всех испытаний использовали образцы, показанные на рис. 1. [c.120] Результаты испытаний при 4 К, приведенные на рис. 2, получены на поперечных (ПД) образцах. Испытаны 2 образца, один образец — при максимальной нагрузке 1, 7 кН, другой — при 7,8 кН. Данные для обоих образцов, обозначенные разными значками, находятся на одной прямой, что подтверждает применимость зависимости Париса для этого случая. СРТУ при 76 К определяли на поперечных (ПД) и продольных (ДП) образцах. Результаты этих испытаний (рис. 3) показали, что ориентировка образца слабо влияет на СРТУ. Для каждой ориентировки испытано по 2 образца (при максимальной нагрузке 11,7 кН и 7,8 кН). Результаты испытаний поперечных (ПД) образцов при 76 К частично совпадают с данными, полученными при 4 К, что свидетельствует об отсутствии температурной зависимости в этом интервале температур. [c.122] Вернуться к основной статье