Пути повышения прочности и пластичности металла

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛА [c.62]

Рассмотренные примеры применения теории дислокации показывают, что с позиций этой теории можно решать весьма разнообразные задачи металловедения. Особенно успешно решаются задачи прочности и пластичности металлов сделаны также первые шаги и по применению теории дислокаций при анализе структурных изменений и фазовых превращений. Весьма заманчивы перспективы использования теории дислокаций для разработки принципиально новых путей эффективного повышения прочности металлов. Все это указывает, что на базе этой теории возможно не только создавать весьма обширные обобщения сущности разнообразных процессов, наблюдаемых в металлах, но и новые способы управления этими процессами, вызывающими в металле новые качества, новые свойства. [c.386]

Величина осадки выбирается с учетом материала, площади деталей и ширины зоны нагрева. Она растет с повышением интенсивности окисления и кристаллизации металла торцов, а также с увеличением пути, по которому могут быть удалены образовавшиеся загрязнения. Чрезмерная величина осадки снижает пластичность соединения. Величины Аос и рос в основном определяются прочностью и пластичностью металла в зоне деформации, а также схемой деформации. Структуру соединения иногда улучшают повторной осадкой. Усилие осадки определяется как произведение сечения свариваемых деталей на рекомендуемое давление. Оно растет с увеличением скорости осадки. [c.40]

Выше отмечалось, что частицы избыточных фаз, более хрупкие, чем матрица, снижают характеристики пластичности. Однако в некоторых случаях возможно и повышение пластичности при введении дозированного количества частиц определенной формы благодаря уменьшению длины зародышевых трещин (см. 4 гл. IV). Такой путь повышения пластичности используют, в частности, применительно к тугоплавким металлам с о. ц. к. решеткой. Например, введение в вольфрам определенного количества частиц двуокиси тория повышает не только прочность, но и пластичность. [c.175]

Металлические связи, появляющиеся между ближайшими соседями вдоль направлений (111) вследствие перекрывания (е5)-орбиталей и концентрации d-электронов между ядрами, упрочняют и стабилизируют ОЦК структуру от металлов группы скандия (III гр.) и титана (IV гр.) к металлам VI группы (хром, молибден, вольфрам). Близость электронного строения, определяющая идентичность ОЦК структур, способствуют образованию широких или непрерывных областей ОЦК твердых растворов между тугоплавкими металлами IV—VI групп и создают широкие возможности твердорастворного упрочнения путем взаимного легирования этих металлов. Наряду с повышением высокотемпературной прочности такое легирование в ряде случаев позволяет значительно повысить жаростойкость при газовой коррозии в агрессивных средах. Введение в тугоплавкие ОЦК металлы до 25—30% рения, а также рутения или осмия, которые вследствие неполной ионизации имеют плотную гексагональную структуру, но при растворении в ОЦК металлах передают в коллективизированное состояние все валентные электроны, приводит к сильному повышению пластичности ванадия,, хрома, молибдена и вольфрама ( рениевый эффект ). Такое повышение пластичности хрупких металлов интересно с точки зрения теории легирования и нашло определенное практическое применение [c.39]

Однако оксиды препятствуют образованию межчастичных контактов металл-металл, становятся сопротивлениями на пути диффузии и таким образом препятствуют развитию контактов, необходимых для достижения структур, характеризующихся высокой пластичностью и усталостной прочностью. Повышенные температуры или увеличенное время процесса, либо оба эти фактора вместе определенным образом интенсифицируют диффузионные процессы, что может быть использовано для частичной компенсации влияния поверхностного окисления частиц, однако не может компенсировать полностью и получить изделие с максимальными свойствами. Такие температуры, как 1250-1300 °С обусловливают также значительную усадку и некоторое искажение формы заготовки. [c.76]

Основным конструкционным материалом для производства сварных конструкций в течение длительного периода являлась малоуглеродистая сталь (типа Ст.З, Ст.2 и др.), характеризующаяся гарантированной, но невысокой прочностью, высокой пластичностью и хорошей технологичностью, в том числе и свариваемостью. Немаловажное значение имеет и относительная дешевизна этой стали, не содержащей специальных легирующих элементов. Малоуглеродистая сталь наряду с указанными достоинствами имеет и ряд недостатков, из которых важнейшими являются относительно низкая прочность, пониженное сопротивление хрупкому разрушению и повышенная чувствительность к механическому старению. Последние два свойства в значительной мере определяются степенью раскисленности металла (кипящая, по-луспокойная и спокойная) даже лучшая из них — спокойная малоуглеродистая сталь характеризуется невысокими значениями ударной вязкости при минусовых температурах, что в ряде случаев ограничивает область ее применения. Интенсивными исследованиями в последние годы доказано, что применением специальных технологических приемов (регулируемая прокатка, термическое упрочнение и др.) или дополнительным введением в металл модифицирующих элементов (ниобий, ванадий и др.) можно заметно улучшить качественные характеристики малоуглеродистой стали, в том числе и ее сопротивление хрупкому разрушению. Можно преодолеть недостатки малоуглеродистой стали и путем перехода на низколегированные стали (стали повышенной прочности), повышенная прочность и сопротивляемость хрупким разрушениям у которых достигается присадкой легиру ющих элементов и измельчением структуры. [c.4]

Сильное понижение прочности твердого металла под влиянием малых количеств легкоплавкового поверхностно-активного расплава, в пределе приводит к самопроизвольному разрушению металлического кристалла, т. е. к проявлению всех его наиболее опасных дефектов. Это позволяет осуществлять весьма тонкое диспергирование (например, в вибромельницах) таких металлов, которые не измельчаются в обычных условиях вследствие высокой пластичности. Образовавшиеся частицы, в пределе — блоки мозаики реального кристалла, почти лишенные дефектов структуры, при понижении температуры ниже точки плавления легкоплавкой примеси объединяются тончайшими, а потому также высокопрочными прослойками припоя в плотный и сильно упрочненный мелкозернистый материал. Возникают и другие комбинированные пути повышения прочности реальных твердых тел, приближающие ее к пределу — идеальной прочности бездефектного твердого тела — посредством объединенных физико-химических, термических и механических (вибрационных) воздействий. [c.18]

Во втором способе вытяжки в штампах с вытяжными ребрами значительная часть заготовки вначале находится вне контакта с рабочими частями штампа и легко образует гофры и морщины. Для их предотвращения приходится создавать повышенные радиальные растягивающие напряжения и искусственно увеличивать сопротивление деформируемого металла путем перетягивания его через вытяжные (тормозные) ребра. При этом значительно возрастают растягивающие напряжения в опасном сечении и ухудшается условие его прочности. Для того чтобы в данном случае создать благоприятные условия деформирования и избежать разрыва, надо обеспечить условие прочности опасного сечения. Это возможно лишь при применении металла повышенной прочности и упрочняемости при достаточно высокой пластичности (вязкости). [c.84]

Материальной основой современной аэрокосмической техники являются металлы, так как многие из них в виде сплавов с легирующими добавками сочетают в себе высокую механическую прочность, достаточную химическую стойкость и возможность производства в виде листов проволоки, труб, плит, прессованных профилей (рис. 7.1, а), а также в виде панелей, вы-нрессованных заодно с элементами силового набора (рис. 7.1, б). Они хорошо обрабатываются самыми различными ме годами литьем, давлением, сваркой, резанием и т. п. Они могут быть податливыми в заготовках и очень прочными в термообработанных деталях. Все сплавы можно разделить на деформируемые и литейные. Первые хорошо сочетают в себе повышенную прочность с пластичностью, детали из них в основном изготовляют путем пластической деформации ковкой, штамповкой, вытяжкой и т. п. Литейные сплавы, обладая хорошей жидкотекучестью за счет соответствующего легирования, дают возможность с наименьшими затратами получать крунногаба- [c.210]

Если нецвсредственно после деформации металла или сплава в горячем евстоянии охлаждение производить очень быстро, то удается зафиксировать структуру пере-кристаллизованного или частично перекристаллизованного сплава, который имеет зерно с внутренней фрагментацией и полигонизацией, а также иное состояние границ зерен (зубчатое строение). Если сплав в этом состоянии подвергнуть только старению, исключив общепринятую высокотемпературную закалку на твердый раствор, то он будет обладать более высокими механическими свойствами при комнатной и повышенных температурах, но худшей жаропрочностью при высоких температурах. Такого рода комплекс операций называют высокотемпературной термомеханической обработкой. Сплав, имеющий структуру нерекристаллизованного аустенита, зафиксированного после горячей обработки давлением путем быстрого охлаждения, и подвергнутый старению, имеет лучшее сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости и сопротивления усталости [35, 36]. [c.228]

Основным путем повышения трещиностойко-сти сталей второй и третьей групп является повышение пластичности -при сохранении заданного Зфовня прочности. Далее будет показано, что основными методами повышения пластичности этих сталей являются оптимизация их химического состава, снижение содержания вредных примесей, совершенствование процесса конечного раскисления, модифицирование металла с помощью комплексных лигатур с ЩЗМ и РЗМ, выбор рационального режима термической обработки, измельчение зерна. [c.597]

Отличие среднеуглеродистых сталей от низкоуглеродистых в основном состоит в различном содержании углерода. Среднез глеродистые стали содержат 0,26 — 0,45 % углерода. Повышенное содержание углерода создает дополнительные трудности при сварке конструкций из этих сталей. К ним относится низкая стойкость против кристаллизационных трещин, возможность образования малопластичных закалочных структур и трещин в околошовной зоне и трудность обеспечения равнопрочности металла шва с основным металлом. Повышение стойкости металла шва против кристаллизационных трещин достигается снижением количества углерода в металле шва путем применения электродных стержней и присадочной проволоки с пониженным содержанием углерода, а также уменьшения доли основного металла в металле шва, что достигается сваркой с разделкой кромок на режимах, обеспечивающих минимальное проплавление основного металла и максимальное значение коэффициента формы шва. Этому же способствуют электроды с большим коэффициентом наплавки. Для преодоления трудностей, возникающих при сварке изделий из среднеуглеродистых сталей, выполняют предварительный и сопутствующий подогрев, модифицирование металла шва и двухдуговую сварку в раздельные ванны. Ручную сварку среднеуглеродистых сталей ведут электродами с фтористо-кальциевым покрытием марок УОНИ-13/55 и УОНИ-13/45, которые обеспечивают достаточную прочность и высокую стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин. Если к сварному соединению предъявляются требования высокой пластичности, необходимо подвергнуть его последующей термообработке. При сварке следует избегать наложения широких валиков, сварку выполняют короткой дугой, небольшими валиками. Поперечные движения электрода нужно заменять продольными, кратеры заваривать или выводить на технологические пластины, так как в них могут образовываться трещины. [c.104]

Вследствие этих явлений в процессе деформации в холодном состоянии механические и физико-химические свойства металла непрерывно изменяются твердость, прочность, и хрупкость его непрерывно увеличивается, а пластичность, вязкость, коррозионная стойкость и электропроводность уменьшаются. Это изменение свойств, связанное с деформацией в холодном состоянии, называют наклепом, а металл с деформированной в процессе обработки давлением микроструктурой называют на-клепанным. С увеличением степени деформации наклеп (упрочнение) возрастает. Явление наклепа используется для повышения прочности машиностроительных деталей, работающих при переменных нагрузках путем применения так называемого дробеструйного наклепа, при этоа глубина наклепанного слоя не превышает 1 мм, твердость его значительно увеличивается. Например, твердость углеродистой стали увеличивается после наклепа примерно на 40%. Этим способом в машиностроении увеличивают срок службы деталей, например зубчатых колес, пружин и др. [c.261]

Поверхностное наводороживание вызывает повышение пределов прочности и текучести на 1—5 кг /мм и несколько уменьшает пластичность металла в зависимости от схемы наводороживания. Разрушение вакуумированных образцов (рис. 245, а) происходит путем среза под углом 45° к оси растяжения. Наводороженные образцы разрушаются более хрупко (рис. 245, б, в), в их сечении появляется площадка, перпендикулярная оси растяжения. Ненаводороженная часть образиа деформируется [c.484]

А еталлы и сплавы с ультрамелкой структурой (диаметр зерна до 10 мкм и меньше, что в 100 раз мельче зерна обычной структуры промышленных металлов и сплавов) обладают резко повышенной прочностью при обычных и низких (криогенных) температурах. Как правило, это повышение прочности не сопровождается сколько-нибудь существенным снижением пластичности. Такое измельчение зерна — один из перспективных путей эффективного повышения эксплуатационных свойств металлических материалов в области нормальных и криогенных температур как на воздухе, так и в агрессивных коррозионных средах. Второй и не менее существенной особенностью металлов и сплавов с высокодисперсной структурой является их поведение в области температур горячей пластической деформации (как правило, выше температуры начала рекристаллизации). Прочность этих материа.,10в становится как минимум в 10 раз ниже прочности материала с обычным размером зерна, а пластичность становится аномально высокой. Так, величина относительного удлинения при растяжении достигает в ряде случаев 1000 и более процентов, относительное сужение х] 100 %, шейка на разорванном образце часто отсутствует. Это явление носит название эффекта сверл пластичности. [c.350]

Хрупкость поликристаллических металлов, т. е. металлов, представляющих собой совокупность кристаллитов, зависит от ориентации плоскостей скольжения кристаллитов. Если эти плоскости перпендикулярны растягивающей силе, то образец разрывается без остаточных деформаций. Конечно явления в поликристал-лич. металлах значительно сложнее, чем в монокристаллах, т. к. отдельные кристаллиты не имеют свободы перемещения при пластич. деформациях. А. Иоффе, М. Кирпичева и М. Левит-ская на кристаллах каменной соли показали, что хрупкость и пластичность зависят от взаимоотношения двух механич. характеристик предела прочности и предела текучести. Они показали, что предел текучести, определяемый тем напряжением, при к-ром начинается расплывание пятен рентгенограммы Лауе, понижается при повышении i° и доходит до нуля при точке плавления (фиг. 4, кривая /) предел же прочности не зависит от t° в интервале от —185° до 4-650° (прямая II). Точка А, соответствующая + 200°, в к-рой предел текучести равняется пределу прочности, есть точка перехода из хрупкого в пластичное состояние. Ниже +200° каменная соль разрывается без остаточных деформаций, а выше+200° кристалл сначала течет, а затем разрывается. Часть кривой I, влево от точки А, была получена путем растяжения кристаллов под водой, которая все время растворяла поверхность и уничтожала поверхностные трещины, вследствие чего кристаллы можно было деформировать выше предела нормальной прочности. Часть прямой II, вправо от точки А, была получена быстрым разрывом образцов, чтобы избежать упрочнения при пластич. деформации. Таким образом из этих опытов вьггекает, что каменная соль может вести себя и как хрупкое и как п.дастичное тело в зависимости от того, какая из двух механич. характеристик—предел текучести или предел прочности—лежит выше. Однако, как показали В. Ку- [c.320]

На прочность угловых швов влияют размер катета шва, коэффициент концентрации напряжений, вызванный непрова-ром, различие механических свойств металла шва и основного металла. Когда шов находится в пластичном состоянии, концентрация напряжений в меньшей мере влияет на прочность. Поэтому увеличение катета шва, хотя и сопровождается ростом коэффициента концентрации напряжений, тем не менее приводит к пропорциональному росту прочности. Повышение прочности может быть достигнуто увеличением глубины провара, что равносильно увеличению катета шва. Прочность соединений повышают применением более прочных присадочных металлов. Когда металл шва существенно прочнее основного металла, разрушение происходит по основному металлу на границе сплавления со швом путем чистого среза в случае лобового шва и таврового соединения (рис. 3.25, а, б) или путем среза с отрывом при наличии нормальных напряжений в случае а = 45° (рис. 3.25, в). [c.108]

Из всех тугоплавких металлов, применяемых в производстве электровакуумных приборов, особое место занимает вольфрам. Обычно он используется в качестве источника электронов в мощных лампах из него делают антикатоды рентгеновских трубок и нити накала для подогревных катодов больщинства электронных ламп. Кроме того, он применяется в качестве источника света во всех лампах накаливания. В последнем случае основное достоинс гво вольфрама—высокая температура плавления сочетается с механической прочностью его при повыщенных температурах. С другой стороны, чрезвычайная тугоплавкость вольфрама вызывает затруднения при производстве различных деталей, если они должны иметь различную форму. Не существует ка-ких-либо материалов, позволяющих изготовлять формы для плавки вольфрама. Приходится обычно применяемую плавку металлов в формах заменять техникой порошковой металлургии. Процесс производства. металлического вольфрама заключается в прессовании вольфрамового порошка под высоким давлением и предварительном спекании пористых брусков в водородной печи при 1 250° С. Последующее окончательное спекание осуществляется накаливанием бруска в атмосфере водорода до температур, близких к температуре плавления, путем пропускания через брусок тока порядка нескольких тысяч ампер. Рост зерна, начинающийся примерно при 1 000° С, приводит к образованию крупнокристаллической структуры, сопровождаемому линейной усадкой бруска примерно на 17%. После этой обработки брусок становится вполне твердым, но еще очень хрупким. Пластичным брусок оказывается после ковки, производимой при повышенной температуре на специальных ковочных машинах, что позволяет в несколько проходов обрабатывать брусок со всех сторон молотками, уменьшая постепенно его диаметр. Первоначально крупные кристаллы во время ковки удлиняются вдоль оси прутка, что ведет к образованию волокнистой структуры проволоки, легко обнаруживаемой при изломе и обеспечивающей гибкость прутка. При увеличении температуры до значений, вызывающих [c.167]

При температурах (0,6 0,7) Т л, т. е. при сварке, например, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, применении мягких режимов или при высоких темпах сварки доминирующим процессом, определяющим стойкость электродов, по-видимому, будет ползучесть, контролируемая диффузией. При более низких температурах — (0,4н-0,5) Тпл, — развивающихся на рабочей поверхности электродов, при сварке на жестких режимах, легких сплавов или отдельными точками при длительных перегревах наряду с ползучестью большую роль играют процессы термической и малоцикловой усталости. Поэтому к материалу электродов, предназначенных для работы при высоких температурах, предъявляются повышенные требования по сопротивлению ползучести, т. е. более высокой жаропрочности, в частности одночасовой горячей твердости и длительной прочности. В связи с этим для изготовления электродов желательно иметь металл с более крупным зерном, так как при высоких температурах более стойким против ползучести будет крупнозернистый материал с повышенной жаропрочностью. Так как при циклических нагревах образуются внутризеренные и главным образом, межзеренные трещины металл должен обладать высокой пластичностью при повышенных температурах, как лучше сопротивляющийся термической усталости. При точечной сварке легких сплавов более высокая стойкость наблюдается у электродов с мелким зерном, высокой электропроводностью и не содержащих в своем составе поверхностно-активных элементов, взаимодействующих со свариваемыми материалами путем диффузии и схватывания. [c.9]

Указанными способами с применением подогрева или искусственного охлаждения удается влиять на механические свойства металла различных зон и их размеры. В частности, можно уменьшить скорость охлаждения и степень закалки металла путем искусственного охлаждения уменьшить ширину разупрочнен-ных зон. Любые мероприятия, направленные на уменьшение разнородности свойств металла в различных зонах, способствуют повышению статической прочности сварных соединений. В неко -торых случаях, когда не удается ликвидировать зоны с низкими пластическими свойствами, шов выполняют пластичным с низким пределом текучести. В этом случае пластические деформации от нагрузок сосредоточиваются в зоне шва. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...