Механические свойства и структурное состояние металла

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТАЛЛА [c.204]

Конструкционные металлы имеют различные механические свойства, зависящие от их химического состава и структурного состояния. Сочетание таких характеристик, как химический состав, механические свойства и структурное состояние металла, определяет его сопротивление обработке резанием. Обрабатываемость металлов резанием находит свое проявление в общих закономерностях процессов стружкообразования, формирования новых поверхностей и качества обработанных поверхностей. [c.5]

Причиной износа режущих инструментов является трение сбегающей стружки о переднюю поверхность и поверхности резания о заднюю поверхность. Интенсивность износа зависит от физико-механических свойств и структурного состояния взаимодействующих металлов инструмента и изделия, давления на трущейся поверхности, скорости трения и температуры на поверхности трения. [c.17]

Практическое прогнозирование работоспособности оборудования должно базироваться на шести—восьми основных параметрах. Основными параметрами, которые характеризуют предельное состояние деталей и узлов и могут быть использованы для практического прогнозирования эксплуатационной долговечности, являются поврежденность деталей температурный режим эксплуатации количество пусков-остановов (для котлов и изменение нагрузки) длительность эксплуатации геометрические размеры (большие остаточные деформации и износ стенок труб поверхностей нагрева) механические свойства материалов и структурное состояние металла. [c.174]

Наличие у некоторых материалов связи магнитных свойств со структурным состоянием, механическими, электрическими и другими свойствами позволяет успешно использовать измерение магнитных параметров для промышленного контроля качества изделий. Установлено, что для низкоуглеродистых сталей наблюдается хорошая корреляция между механическими свойствами после отжига деформированного металла. Кроме того, исследования магнитных свойств [1, 2] показали наличие корреляции между механическими и магнитными свойствами, что позволяет магнитным методом контролировать твердость, предел текучести, относительное удлинение, а также балл зерна феррита и цементита [3, 4]. [c.93]

Полученные теоретические зависимости усталости от шероховатости поверхности представляют бесспорную научную ценность. Но они не учитывают возникающего в процессе обработки резанием изменения структурного состояния металла в поверхностном слое, обусловливающего и изменение механических свойств в нем (наклеп). В реальных деталях после окончательной обработки обычными механическими методами металл поверхностного слоя пластически деформирован на глубину, значительно большую, чем высота неровностей на поверхности. Это обстоятельство может существенно сказаться на значениях характеристик усталости, вычисленных по этим формулам. [c.168]

При методе ИМЕТ-1 тонкие или стержневые образцы нагревают в специальной машине током и охлаждают в соответствии с заданным термическими циклами. В процессе нагрева или охлаждения образцы подвергают либо деформации, либо разрыву при заданной мгновенной температуре или в заданном интервале температур (в зависимости от скорости деформации). Их также можно резко охлаждать в воде, что л было зафиксировано структурное состояние. Этим методом можно определить и конечные изменения структуры и механических свойств после полного охлаждения образцов до комнатной температуры. Кроме того, это позволяет исследовать кинетику изменения механических свойств и структуры металла в различных участках зоны термического влияния в процессе сварки и термической обработки. [c.45]

В свете изложенного обратим особое внимание на следующее. На основании установленных закономерностей поведения металла при объемном пластическом деформировании, соотношений характеристик механических свойств и параметров структуры и выявленных структурных критериев можно оценить состояние металла поверхностных слоев, деформированных при различных условиях и, в частности, в условиях контактных взаимодействий при трении. [c.23]

Термообработка в этом случае должна придать металлу шва необходимые механические свойства и повысить химическую стойкость материала путем перевода выделившихся при сварке карбидов снова в твердый раствор. В сварных швах, обладающих в исходном состоянии чисто аустенитной структурой, закалка обычно не вызывает видимых структурных превращений. В ряде случаев (для аппаратов, работающих при повышенных те,мпературах) более эффективной термообработкой может оказаться стабилизация сталей типа 18-8 при 850—900° в течение 2—3 час. с последующим охлаждением на воздухе. [c.133]

Образование холодных трещин при сварке в металле шва и околошовной зоны обусловлено резким изменением механических свойств и характера напряженного состояния в процессе фазовых и структурных превращений. [c.157]

Изменения механических свойств и структуры металла в результате холодной обработки не являются стойкими. Пластическая деформация детали в холодном состоянии, вызывающая образование сдвигов и искажение кристаллической структуры, приводит металл в неустойчивое структурное состояние. [c.207]

Изменения механических свойств и структуры металла в результате холодной обработки не являются стойкими. Пластическая деформация детали в холодном состоянии, вызываюш,ая образование сдвигов и искажение кристаллической структуры, приводит металл в неустойчивое структурное состояние. По этой причине металл стремится к более устойчивому структурному состоянию. [c.153]

По методике ИМЕТ-1, разработанной автором и Г. Н. Клебановым в 1952—1954 гг. [107—111], тонкие ил стандартные стержневые образцы нагревают в специальной машине током и охлаждают в соответствии с заданными термическими циклами. В процессе нагрева или охлаждения образцы могут быть подвергнуты деформации или разрыву при заданной мгновенной температуре либо в заданном интервале температур (в зависимости от скорости деформации), а также могут быть резко охлаждены в воде с целью фиксации структурного состояния. Это позволяет исследовать кинетику изменения механических свойств и структуры металла в различных участках зоны термического влияния в процессе сварки и термообработки, а также программировать и осуществлять сложные температурно-деформационные воздействия при термомеханической обработке стали (методом растяжения). G помощью этой машины можно определять и конечные изменения структуры и свойств после полного охлаждения образцов до комнатной температуры. [c.59]

Холодные трещины. Образование холодных трещин (трещин, возникающих в процессе охлаждения сварного соединения до комнатной температуры) в металле шва и околошовной зоны обусловлено резким изменением механических свойств и характера напряженного состояния в процессе фазовых и структурных превращений. [c.77]

Диаграммы нагружения. Как отмечалось выше, механические испытания позволяют с помощью регистрируемых диаграмм нагружения определять взаимосвязь между характеристиками прочности и пластичности металла. Диаграммы не только содержат данные для расчета комплекса основных механических характеристик металла (например, Д. Ну, оо,2, а и др.), но и отражают сложный процесс изменения его структурного состояния и свойств, т. е. позволяют изучать механизмы пластической деформации, деформационного упрочнения, разрушения и Др. [1, 47]. [c.29]

Одним из способов улучшения механических свойств тугоплавких металлов является термическая обработка в вакууме [1—4]. Имеется много данных по влиянию вакуумного отжига на температуру хрупко-пластичного перехода вольфрама, однако они весьма противоречивы [3—6]. Противоречивость данных можно объяснить как влиянием различного исходного структурного состояния и чистоты исследуемых металлов, так и различными условиями вакуумного отжига и способами оценки пластичности. Известно [1, 2], что чистота вакуума при отжиге может сильно сказываться на результатах последующих испытаний. Особенно сильное влияние могут оказывать углеродсодержащие соединения, которые, разлагаясь на поверхности образцов, могут образовывать карбиды [1]. [c.59]

Многолетними обширными экспериментальными исследованиями показано, что микроструктурное изучение металлов и сплавов непосредственно в нагретом или охлажденном состояниях позволяет получать весьма ценную информацию о взаимосвязи между строением, составом и свойствами исследуемых материалов. В частности, применение металлографического анализа при исследовании кинетики накопления повреждений и установлении структурных типов разрушения наряду с одновременной оценкой изменения уровня механических свойств является одним из научно-технических направлений, способствующих преодолению известного разрыва между работами металло-физиков и механиков, занимающихся проблемой прочности металлов. [c.5]

При анализе критериев и границ существования приспособляемости наряду с использованием простейшей диаграммы деформирования идеально пластичного тела привлекаются механические дискретные и статистические структурные модели тел В дискретных моделях [37] рассматривается система одновременно деформирующихся на одинаковую величину подэлементов, наделенных различными упругопластическими и реологическими свойствами. Это позволяет описать влияние скорости деформирования на диаграмму растяжения металла, эффект Баушингера и циклическое упрочнение при малоцикловом нагружении, ползучесть и релаксацию при выдержках, а также воспроизвести деформационные процессы при сложном, в том числе неизотермическом нагружении. Тем самым использование моделей способствует введению надлежащих уравнений состояния в вычислительные решения задач о полях упругопластических деформаций при термоциклическом нагружении. На этой основе рассматривались вопросы неизотермического деформирования лопаток и дисков газовых турбин, образцов при термоусталостных испытаниях и, ряд других приложений. [c.30]

Поверхностный наклеп, возникающий при механической обработке, приводит к неоднородному структурно неустойчивому состоянию металла, самопроизвольно стремящемуся к возвращению металла в первоначальное состояние с минимумом свободной энергии (отдых). При обычных температурах отдых в поверхностных слоях жаропрочных сплавов протекает очень медленно, и только лишь при повышении температуры. до 700—900 С этот процесс ускоряется. Только при температуре рекристаллизации полностью снимается наклеп и восстанавливаются первоначальные свойства металла. [c.30]

Резкое понижение пластических свойств стали или ее ударной вязкости в области отрицательных температур получило название хладноломкости. Различают верхнюю Г 1 и нижнюю Тк2 температуры хрупкости. Опыт эксплуатации машин при низких температурах позволил сделать вывод о целесообразности использования для характеристики металла верхней температуры хрупкости, так как при Гк1 на разрушение металла меньше влияют различные случайные факторы (например, особенности плавки, надрезы и т. п.). Температурные границы появления хладноломкости стали зависят от ряда внешних и внутренних факторов. К внутренним факторам относятся химический состав стали и ее структурное состояние, определяемое способами выплавки, механической и термической обработки, а к внешним — конструктивное оформление детали, условия деформирования, характер напряженного состояния. [c.226]

Холодная пластическая деформация и термическая обработка существенно воздействуют на структуру и свойства металлов и сплавов. Поэтому, рассматривая влияние наклепа и термообработки на сопротивление термической усталости, следует прежде всего иметь в виду особенности воздействия этих процессов на структурное состояние и изменение соотношения кратковременных и длительных механических характеристик материала. [c.148]

Аморфное состояние металлов метастабильно. При нагреве, когда подвижность атомов возрастает, протекает процесс кристаллизации, что постепенно приводит металл (сплав) через ряд мета-стабильных в стабильное кристаллическое состояние. Механические, магнитные, электрические и другие структурно-чувствительные свойства аморфных сплавов значительно отличаются от свойств кристаллических сплавов. Характерной особенностью аморфных сплавов являются высокий предел упругости и предел текучести при почти полном отсутствии деформационного упрочнения. [c.372]

Паропроводы, работающие при температуре 450°С и выше, подвергаются, кроме того, контролю за структурными изменениями и механическими свойствами металла. Для этого на главных паропроводах предусматривается устройство контрольных участков (по одному на каждую магистраль), выполненных из того же материала, что и основной паропровод. Контрольный участок должен быть прямым и длиной не менее 4 м. Перед монтажом контрольного участка трубы тщательно исследуются микроструктура, химический состав и свойства металла в исходном состоянии. Результаты испытаний и исследований заносят в паспорт трубы контрольного участка. На трубе контрольного участка в трех сечениях также приваривают бобышки. Наблюдения за остаточными деформациями на контрольном участке ведутся в те же сроки, что и на остальных участках паропровода. [c.145]

Таким образом, в результате коллективного взаимодействия микродефектов на различных структурных уровнях пластической деформации в локальных объемах металла возможно образование динамических диссипативных структур микродефектов различных типов. Спонтанная самоорганизация микроструктуры относится к самым ярким и очевидным проявлениям динамических свойств неживой материи. Именно диссипативные структуры, определяя состояние системы в неравновесных условиях, в конечном счете контролируют весь комплекс механических свойств материала с заданной исходной структурой [11,73, 209]. [c.118]

Для выявления способности черного или цветного металла к деформации в горячем состоянии пользуются характеристиками механических свойств, определяемыми при испытаниях на растяжение при повышенных температурах (до 1200° С) по ГОСТ 9651—73, результатами испытаний по определению ударной вязкости ан при нормальных (ГОСТ 9454—60) и повышенных (ГОСТ 9456—60) температурах. Кроме того, учитывают влияние на изменение химического состава и фазовых превращений металла или сплава исходного структурного состояния, температуры, схемы напряженного состояния, степени и скорости деформации на изменение механических свойств металла в процессе горячей деформации. [c.41]

Измерение твердости металла позволяет косвенно судить о его механических свойствах и структурном состоянии, а также позволяет определить размеры закаленных и отпущенных зон, степень упрочнения и разупрочнения металла в сварном соединении. Измерение твердости основного металла, металла околошовной зоны и шва производят на приборах Виккерса, Роквелла и Бринелля [c.89]

Изменение механических свойств облученных и облучаемых материалов зависит в основном от характера взаимодействия дислокационной структуры со сложными комплексами радиационных дефектов. Процессы образования и коалесценции радиационных дефектов существенно зависят от условий облучения и структурного состояния металлов. Поэтому для установления общих закономерностей изменения механических свойств и прогнозирования поведения материалов и конструкций при облучении необходимо прежде всего изучить процессы возникновения и эволюции дефектной структуры облучаемых кристаллических тел. Это чрезвычайно трудная задача, поскольку еще нет единой микроскопической теории механических свойств кристаллических тел в обычных условиях деформации. Предложенные механизмы движения дислокаций в поле дефектов кристаллической решетки являются очень сложными, неуни-версальными и еще не полностью понятными. [c.54]

Приведенные в табл. 5.1 значения твердости могут быть использованы при диагностике технического состояния основного металла и сварных соединений аппарата (как наиболее экономичный метод обследования). При этом если твердость металла испытанных участков будет ниже допустимого значения, то необходимо провести дополнительное испытание механических свойств с вырезкой металла из аппарата или контроль состояния микроструктуры металла в этих зонах. Так, для металла конструктивных элементов обследуемого аппарата из стали марки 17ГС измеренные значения твердости по Бринеллю должны быть ниже 145 единиц. Методика оценки структурного состояния металла поверхности аппарата с помощью реплик изложена в разделе 5.2.2. [c.321]

Кратковременные механические и жаропрочные свойства стали 15Х1М1Ф-ЦЛ зависят от структурного состояния металла, которое в свою очередь определяется химическим составом стали и сложной термической обработкой, включающей противофлокенный отжиг, гомогенизацию, нормализацию и высокий отпуск (см. табл. 1.3). Особенности структуры, качества и жаропрочности стали 15Х1М1Ф-ЦЛ с учетом влияния технологии центробежного литья трубных заготовок заключаются в следующем [15, 16] [c.27]

Структурные изменения, вызванные пластической деформацией, не являются устойчивыми и сохраняются только из-за малой подвижности атомов при низких температурах. При нагреве деформированные зерна будут постепенно перекристал-лизовываться в округлые, равноосные, т. е. структура станет такой, какой она была до деформации. Этот процесс восстановления прежней структуры называется рекристаллизацией. При этом меняются и механические свойства металла снижается твердость, прочность и возрастает пластичность (рис. 33). Температура, при которой восстанавливаются прежние свойства, называется температурой начала рекристаллизации Т — аТцл, где Гпл — температура плавления, а — коэффициент, зависящий от состава и структурного состояния материала. Для технически чистых металлов этот коэффициент равен примерно 0,4, а для сплавов — твердых растворов 0,5—0,6. [c.74]

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ. Стали, поставляемые металлургической промышленностью машиностроительным заводам, находятся в отожженом состоянии. Если структурное состояние и механические свойства сталей в состоянии поставки не удовлетворяют требованиям изготовления из них качественных деталей, то эти стали подвергаются промежуточной термообработке с целью улучшить [c.8]

Сравнительно экономной в определении и достаточно информа- тивной является твердость металла. Ее распределение в сечении сварного соединения при наличии корреляционных зависимостей между твердостью и другими простейшими механическими свойствами позво- ЯЯет судить об уровне прочности отдельных зон., а также о степени неоднородности механических свойств. По твердости можно прибли- Женно судить о структурном состоянии металла. [c.27]

При достаточно высокой степени деформации (е> >80- -90%) максимальная разориентация соседних ячеек превышает 5—10° при средней разориентации 2—3°. Имеется критический угол 0кр разориентировки границы ячеек. При 0<0кр<2н-5° границы ячеек оказывают сопротивление движению дислокаций по типу сопротивления дислокаций леса . Если 0> 2-4-5°, границы ячеек становятся столь же эффективными барьерами для передачи скольлсения, как и границы зерен, повышая тем самым деформирующее напряжение. Передача пластической деформации через такие границы сопровождается нагромождением дислокаций. В отличие от разных стадий пластической деформации, когда длина плоскости нагромождения ограничена размером металлографически выявляемого зерна, при больших деформациях длина плоскости нагромождения ограничена размером ячейки. Формирование ячеистых дислокационных структур зависит от условий деформации, среди которых главными являются температура, степень и скорость деформации, вид напряженного состояния. Многочисленные экспериментальные данные дают основание утверждать что снижение температуры деформации, повышение скорости деформации, легирование (при условии, что легирование не сильно влияет на величину энергии дефекта упаковки) или загрязнение металла, повышая напряжение течения, одновременно затрудняют формирование ячеистой структуры. Ячеистая структура оказывает непосредственное влияние на свойства деформированного металла, причем структурно чувствительные механические свойства зависят не только от размера ячейки, но и от угла 0 между соседними ячейками. [c.251]

Всесторонние структурные исследования и анализ влияния различных структурных состояний на механические свойства тугоплавких металлов и сплавов с ОЦК-решеткой были выполнены В. И. Трефиловым, Ю. В. Миль-маном, С. А. Фирстовым с сотрудниками [9, 28]. [c.122]

Метод определения эквивалентной температуры по наружной окалине может производиться и неразрушающим методом, т.е. отбор необходимого количеетва окалины производится в котле непосредственно с трубы без ее вырезки. Ни одна из вышеупомянутых методик не учитывает влияния на ресурс металла его структурного состояния и изменения механических свойств, вызванных старением металла в процессе длительной эксплуатации. Поэтому для принятия решений по замене труб в период ремонта необходимо руководствоваться не только расчетами по существующим методикам, но и полным иеследованием металла. [c.217]

Следовательно, пластическая деформация, ползучесть, неупру-гость и разрушение связаны со структурно-чувствительными свойствами и должны рассматриваться применительно к кристаллам, не обладающим идеальным строением. Пластическая, деформация металлов н сплавов в холодном состоянии осуществляется только движением дислокаций (пластическое течение). По мере развития пластической деформации возрастают плотность дислокаций, концентрация вакансий, полигонизация, происходит измельчение зерен, образование текстуры. Это приводит к усилению искажений кристаллической решетки, к ее разрыхлению, к изменению структурно-чувствительных свойств прочности, пластичности, твердости, ползучести, внутреннего трения и других физико-механических свойств. Особенно заметно увеличиваются прочностные свойства и снижаются пластические. [c.28]

Жизнь большинства металлов и сплавов начинается после Металлургического получения слитков или отливок будущих изделий. Дальнейшая судьба металла зависит главным образом от микро- и макроструктуры материала. Металл затвердевает, но и после этого продолжается медленная перестройка его структуры под действием внутренних напряжений они порождаются неоднородностью распределения примесей, неправильной стыковкой отдельных кристаллов и другими дефектами, образующимися при затвердении. Этот процесс стабилизации, называемый естественным старением, в крупных отливках продолжается в течение нескольких лет, изменяя размеры, форму и напряженное состояние изделия. При обработке металла ультразвуком в процессе кристаллизации такая стабилизация внутренней структуры, а следовательно, и свойств металла происходит сразу при затвердевании отливки. При этом измельчаются микро- и макрозерна, уменьшается степень неоднородности распределения включений по всему объему материала. Вследствие структурных изменений улучшаются и механические свойства металла — повышаются его прочность и пластичность. [c.12]

Структурные изменения железоазотистых сплавов в процессе закалки и связанные с этим изменения механических свойств металла шва указывают, что пониженная деформационная способность обусловливается не столько наличием в структуре твёрдой составляющей в виде нитридов железа, сколько результатом закалки металла шва под влиянием быстрого отвода тепла холодным основным металлом и созданного при этом напряжённого состояния системы. [c.304]

Кроме того,-Механические свойства, полученнке после испытания образцов,харантеризузот осредненные свойства данного образца и не позволяют судить о структурном состоянии и свойствах локальных объемов металла. Поэтому необходимо разработать методы неразрушающего контроля механических свойств сталей. [c.77]

Видман Д. Н., Гинзбург Э. С. Зависимость декремента затухания нержавеющей хромистой стали от структурного состояния и механических свойств. — В кн. Эксплуатационная надежность металла паросиловых установок. М., Госэнергоиздат, 1959, с. 89—97. [c.217]

Изложенное, конечно, не исчерпывает всего богатства и разнообразия типов структур, которые могут быть получены в титановых сплавах. Однако рассмотренные выше структуры с точки зрения сочетания механических свойств представляют две крайности оптимальный уровень свойств обеспечивается при наличии мелкозернистой, рекристаллизованной структуры более неблагоприятные свойства наблюдаются на материале с Р-превращен-ной структурой. К достижению структуры первого типа стремятся все технологи — изготовители полуфабрикатов, однако получить ее возможно лишь на относительно мелких изделиях (прутки, поковки, штамповки, холоднокатаные трубы, тонкие листы и т. п.). Второй тип структуры характерен для отливок, многотонных поковок, толстых плит, а также металла перегретого до р-области и подвергнутого затем медленному охлаждению. Возможный диапазон механических свойств того или иного сплава наиболее полно описывается его свойствами в указанных структурных состояниях. Поэтому в дальнейшем рассмотрение механических характеристик сплавов будет производиться применительно к двум типам структуры— мелкозернистой (рекристаллизованной) и крупнозернистой перекристаллизованной, с грубопластинчатым внутренним строением (Р-превращенной). [c.17]

Методы неразрушающего безобразцового контроля (БК) механических свойств по характеристикам твердости основаны на взаимосвязи диаграмм вдавливания и растяжения и позволяют количественно оценивать некоторые показатели прочности и пластичности металла без вырезки образцов на готовых изделиях. Эти методы могут быть реализованы с помощью переносных приборов в цеховых условиях. Имеется положительный опыт использования БК в теплоэнергетике, что дает возможность экономить материалы и трудозатраты, сокращать время контроля металла. При совместном применении НК и БК можно получить достаточно полную информацию о структурно-механическом состоянии металла в целях прогноза остаточного ресурса теплоэнергетического оборудования. [c.376]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...