Методы повышения прочности при низких температурах

Методы повышения прочности при низких температурах [c.115]

Кроме молибдена и титана из тугоплавких металлов могут быть использованы еще ниобий, тантал и вольфрам. За последние годы повысился интерес к вольфрамомолибденовым сплавам, упрочнение которых достигается за счет образования твердого раствора. Эти сплавы обладают наибольшей прочностью при высоких температурах, однако они трудно обрабатываются обычными методами. Достоинством тугоплавких ниобиевых и танталовых сплавов по сравнению с вольфрамомолибденовыми является их лучшая деформируемость и свариваемость, а также повышенная пластичность при низких температурах. Благодаря меньшей стоимости и удельному весу ниобиевые сплавы являются более перспективными для применения до температур порядка 1300° С. При более высоких температурах целесообразнее использовать танталовые сплавы, более стойкие к окислению, по сравнению с нелегированными тугоплавкими металлами. [c.184]

Проведение старения непосредственно после горячей механической обработки (ковки или прокатки) приводит к повышению предела текучести на 200—300 МПа, предела прочности на 50— 150 МПа по сравнению со значениями этих показателей для сталей, подвергнутых двойной термической обработке. Поскольку увеличение прочности и даже некоторый рост пластичности и вязкости сохраняется при низких температурах, то следует считать указанную термообработку (старение после ковки) методом улучшения свойств высокопрочных дисперсионно-твердеющих сплавов в случае необходимости их применения в условиях низких температур. [c.29]

Из некоторых сплавов (например, АК-4) поршни изготавливают только ковкой (штамповкой). Этот метод обеспечивает при низких температурах на 30—50% повышенную прочность по сравнению с литыми сплавами, хотя при / = 300° С разница получается небольшая (см. рис. 101). Недостатками сплавов АК-4 являются высокие значе- [c.191]

Широко распространены методы повышения прочности, основанные на использовании термической обработки (см. табл. 9.2). Отпуск сварных конструкций (общий или местный), как правило, понижает предел текучести металла в зонах закалки и концентрации пластических деформаций, но повышает пластичность металла в этих зонах. При наличии резких концентраторов напряжения в изделии, особенно, если эксплуатация ведется при низких температурах, восстановление пластичности металла приводит к повышению конструктивной прочности изделий (глава XI, 4), несмотря на понижение предела текучести металла. Одновременно общий отпуск значительно снижает остаточные напряжения. На рис. 9-15 приведены показатели пластичности и прочности для образцов с надрезами, которые были переплавлены по кро Мке (кривые 2), а затем прошли высокий отпуск (кривые 3). Обнаруживается заметное повышение пластичности и прочности, в особенности при низких температурах. [c.215]

В книге изложены методические вопросы исследования работоспособности машин и конструкций в условиях Севера. Дано обобщение методов представительной оценки хладостойкости и абразивного изнашивания деталей машин и сварных соединений при естественных низких температурах. Рассмотрено влияние различных факторов на хрупкое разрушение и износостойкость металлов и сплавов. Даются сведения о мероприятиях, направленных на повышение прочности, надежности и долговечности машин и конструкций в условиях низких температур. [c.2]

Образцы композиционных материалов с матрицей из алюминия, легированного 12% кремния (№ 5, 10) и 35% магния (№ 6), упрочненной композиционной лентой из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного алюминием, имели малую прочность и низкий коэффициент эффективности матрицы. При этом коэффициент р образцов с алюминиевой матрицей, легированной 35% магния, имеющей более низкую температуру плавления, был несколько выше по сравнению с силуминовой матрицей. В образцах в состоянии после литья он достигал 0,75. Судя по уровню прочности этих образцов (№ б), матрица, заключенная между слоями ленты, имеющая после литья грубые дефекты, практически не несет нагрузки, и вклад в прочность композиции вносит только композиционная лента. Если учесть, что максимальная температура, действию которой подвергались волокна в процессе изготовления композиционного материала, не превышала 450°С и они были защищены от действия расплава матрицей из алюминия, входящей в состав композиционной ленты, то фактически все повреждения, которые можно было наблюдать на волокнах, являлись результатом процесса пропитки волокон расплавом при получении ленты. Это соображение подтверждается опытом по гомогенизации образцов с матрицей из алюминия с 35% магния после пропитки (партия № 7). Образцы, подвергавшиеся гомогенизации при температуре 400° С в течение 70 ч, показали прочность 70 кгс/мм , что на 15,5 кгс/мм выше прочности образцов в состоянии после литья. Повышение прочности является следствием улучшения свойств матрицы, повышения ее способности передавать напряжения от разрушенных волокон к более прочным волокнам. Гомогенизация повышает коэффициент эффективности матрицы при содержании 37 об. % волокна от 0,75 до 0,93, причем эти цифры характеризуют величину полного разрушения волокна, обусловленного всем технологическим циклом, включающим процесс нанесения покрытия из нитрида бора, получение ленты методом протяжки через расплав алюминия и процесс окончательной пропитки. [c.111]

Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения, что обусловливает перегрев металла в зоне сварки и возникновение значительных деформаций изделия. Основные трудности сварки рассматриваемых сталей и сплавов обусловлены высокой степенью легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций. Основная особенность сварки таких сталей — склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин в виде как мельчайших микротрещин, так и трещин значительных размеров. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры. Применение методов, способствующих измельчению кристаллов, повышает стойкость шва против образования горячих трещин. Эффективным средством является создание аустенитно-ферритной структуры металла щва. Получение аустенит-но-ферритных швов достигается путем дополнительного легирования металла шва хромом, кремнием, алюминием, молибденом и др. В сварных швах изделий, работающих как коррозионно-стой-кие при температуре до 400 °С, допускается содержание феррита до 25 %. В изделиях из жаропрочных и жаростойких сталей, работающих при более высоких температурах, содержание феррита ограничивают 4—5 %. Значительные скорости охлаждения при сварке и диффузионные процессы, происходящие при повышенных температурах в процессе эксплуатации, приводят к сильному охрупчиванию металла сварных соединений жаропрочных сталей и к потере прочности при высоких темпера- [c.334]

Исследование стали, обработанной методом ВТМО, показало, что в результате этой обработки статическая прочность (о , а. ) повышается на 40% и более, при одновременном сохранении или даже повышении уровня пластичности (б, 6), резко повышается ударная вязкость (а ) при комнатной и низких температурах (в отдельных случаях в два-три раза), сильно понижается температура перехода к хрупкому разрушению, в том числе и после отпуска в интервале развития хрупкости, улучшаются усталостные характеристики стали (предел выносливости 0 ) возрастает на 40—70%), уменьшается чувствительность легированной стали к образованию трещин. Излом стали становится вязким, волокнистым. [c.127]

Накопленный объем данных о свойствах различных материалов при повышенных и пониженных температурах облегчает задачу определения допускаемых напряжений при расчетах конструкций на прочность по напряжениям, вызванным внешней нагрузкой и температурой. Правильный выбор допускаемых напряжений является исключительно важной задачей, так как от этого зависит не только прочность конструкции, но и ее экономичность и легкость. Отметим, что почти все методы расчета допускаемых напряжений при высоких и низких температурах носят весьма приближенный характер, так как материал со временем устает , стареет и находится под действием ряда трудно или совершенно неучитываемых условий, не вводимых в расчеты. Поэтому выбор допускаемых напряжений производится в основном на основании эмпирических или статистических данных ). Построенные методы расчета позволяют определить как кратковременные допускаемые напряжения при равномерной и неравномерной температуре, так и допускаемые напряжения при длительном воздействии нагрузки при повышенных температурах. [c.415]

В некоторых случаях полиэтиленовая пленка, несмотря на совокупность ценных свойств, не может быть использована в конструкциях из-за сравнительно малой прочности и низкого предела текучести. Армированные материалы на основе полиэтиленовой пленки и различных тканей характеризуются повышенной прочностью. В качестве армирующих тканей используются капроновые, хлопчатобумажные и стеклоткани наиболее широко применяются капроновые ткани в связи с высокой адгезией к полиэтилену. Сваривание армированных материалов достигается путем соединения полимерного покрытия, поверхности которого должны быть нагреты до температуры II5° С и выдержаны при этой температуре в течение 2—3 сек. Основными методами сварки следует считать контактный нагрев и нагрев за счет тепла экструдированной присадки. [c.41]

Графитовая ткань обладает низким коэффициентом термического расширения и не плавится при повышенных температурах. Прочность ее при этом даже увеличивается. К числу других ее положительных характеристик относятся высокая теплопроводность, инертность практически во всех агрессивных средах, низкая плотность, способность замедлять нейтроны. Однако волокна из графита могут окисляться на воздухе и химически взаимодействовать с металлами. Для защиты от окисления н улучшения совместимости с металлической матрицей на эти волокна электрохимическими методами наносят металлические и керамические покрытия. [c.124]

Материалы с магниевой матрицей характеризуются меньшей плотностью (1,8 - 2,2 т/м ), чем с алюминиевой, при примерно такой же высокой прочности (сгв = 1000 - 1200 МПа) и поэтому более высокой удельной прочностью. Деформируемые магниевые сплавы (МА2 и др.), армированные борным волокном (50 % (об.)), имеют удельную прочность более 50 км. Хорошая совместимость магния и его сплавов с борным волокном, с одной стороны, позволяет изготовлять детали методом пропитки практически без последующей механической обработки, с другой — обеспечивает большой ресурс работы деталей при повышенных температурах. Удельная прочность этих материалов повышается благодаря применению в качестве матрицы сплавов, легированных легким литием, а также в результате использования более легкого углеродного волокна. Но, как было указано ранее, введение углеродного волокна усложняет технологию и без того нетехнологичных сплавов. Как известно, магний и его сплавы обладают низкой технологической пластичностью, склонностью к образованию рыхлой оксидной пленки. [c.467]

Фторопласт-3 характеризуется высокой стойкостью в агрессивных средах и растворителях (но несколько меньшей, чем фторопласты-4 и 4Д), хорошими диэлектрическими свойствами, высокой прочностью, отсутствием хладотекучести. По теплофизическим свойствам он превосходит полиэтилен при повышенных температурах растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Пленки нз фторопласта-3 также обладают низкими адгезионными свойствами и для их использования в качестве покрытий необходима подготовка (активация) поверхности. Так как беспористые покрытия из фторопласта-3 можно получать нанесением суспензий, то этому методу отдается предпочтение. Из модифицированного фторопласта Ф-ЗМ метолом непрерывной экструзии получают листовые материалы. [c.79]

Недостаток этого метода — отслоение и разрушение обкладки при повышенных температурах вследствие разных значений относительного температурного коэффициента линейного расширения металла и фаолита, а также низких прочности и эластичности фаолита. В процессе отверждения и усадки в материале [c.358]

Во время испытаний в течение 100 ООО ч [38] при повышенных температурах — вплоть до 520° С — рассматриваемые стали должны сохранять достаточную прочность. Оптимальным режимом термической обработки для этой цели является нагрев при 910—940° С, охлаждение па воздухе и последующий отпуск при 650—720° С для снятия напряжений. На микрофотографиях 406/6—8 показана микроструктура стали № 171 —после такой термической обработки она состоит из феррита и бейнита. Очень мелкие карбиды в основном по границам зерен появились в феррите во время отпуска (ф. 406/7). Как показано па микрофотографии 406/8, карбидные частицы внутри ферритных зерен имеют вид мелких прямоугольных пластин и игл. Методом электронной дифракции установлено, что это карбиды ванадия, хотя содержание ванадия в стали очень низко. [c.35]

Методом улучшения механических характеристик (повышения прочности) металлов является пластическая деформация (наклеп проката) при низких температурах. После наклепа при 173 К стали, ч одержащей 17—19% Сг, 8—10% N1, 0,08—0,2% С, <2% Мп и <1% 51, обеспечивается ее упрочнение примерно 20 [c.20]

С. Ф. Важенин с соавторами показал [152, с. 29] целесообразность использования сплавов BT5il, 0Т4 и ВТб для изготовления ряда деталей ручных бурильных перфораторов (корпус, кронштейны, костыли, крышки, болты и др.). В результате изготовления из титановых оплавов ряда деталей перфоратора ПР-25 масса его уменьшилась более чем яа 20% (с 32 до 26 кг). По мнению авторов работы [119, с. 29], использование методов фасонного литья позволило бы изготовить из титана и наиболее массивные детали перфоратора— цилиндр и ствол, что приведет к дальнейшему снижению массы (в сумме — на il2 кг). К технико-экономическим преимуществам таких перфораторов авторы относят наряду с естественным повышением удобства в работе повышенные прочность и коррозионную стойкость, а также сохранение работоспособности при низких температурах. [c.113]

При сравнении различных видов упрочняющей обработки поверхности обращают внимание не только на уровень получаемых характеристик механических свойств, но и на их разброс. Так, например, применение ультразвукового деформационного упрочнения пера лопаток после виброабразивной обработки признано нецелесообразным, так как усталостная прочность меняется мало, повышается разброс характеристик у отдельных лопаток. Для повышения сопротивления усталости турбинных лопаток получил распространение предложенный Б.А. Кравченко метод термопластического упрочнения. Этот метод заключается в создании весьма больших градиентов температур на поверхности за счет интенсивного охлаждения нагретых лопаток. Он позволяет существенно повысить усталостную прочность лопаток при низких температурах (на 20-60%). [c.269]

Однако метод НТМО пригоден лишь для сталей с широкой зоной устойчивости аустенита. Распад аустенита во время деформирования стали при 500—350° в ряде случаев приводит к резкому снижению предела прочности. Поэтому, чтобы сохранить сталь в аустенитном состоянии, необходимо во время теплой деформации ((прокатка при температуре выше мартенситной точки Мн) производить промежуточные подогревы деформируемого металла. Если во время пластической деформации температура металла опустится ниже мартенситной точки, то в результате такой обработки образуются продукты отпуска повышенной хрупкости и при последующем испытании обработанной таким образом стали наблюдается преждевременный разрыв. При еще более низких температурах деформации аустенит будет распадаться с образованием смещанной бейнитно-мартенситной структуры, в результате чего уровень прочности должен сохраняться высоким но эта температурная область обработки относится уже к способу термомеханического упрочнения стали методом аусформинг , который будет рассмотрен ниже. [c.60]

Ранее считалось, что соединение покрытия с основным металлом при большинстве способов напыления происходит за счет механических связей [61], что предварительная подготовка поверхности, в частности пескоструйная обработка, приводяш,ая к повышению шероховатости, способствует усилению механических связей за счет заклинивания деформированных напыленных частиц в рельефе основного металла. В настоящее время полагают, что наряду с лгехани-ческим взаимодействием прочность соединения определяется установленными при напылении химическими связами п силами Ван-дер-Ваальса. Последние, однако, играют весьма малую роль в повышении прочности соединения. Что касается химического взаимодействия, то его значение может быть определяющим. При детонационном напылении высокую прочность соединения покрытия А120д с ниобием авторы [15] объясняют химическим взаимодействием частиц напыляемого материала и основного металла. Высокая прочность соединения наблюдается при нанесении тугоплавких покрытий на металлы с более низкой температурой плавления. При этом происходит перемешивание двух различных по химическому составу и свой-, ствам материалов, и достигается высокая прочность соединения покрытия с основным металлом. Предварительная пескоструйная обработка необходима не только для создания на поверхности металла нужного рельефа, но и для увеличения контактной площади и дополнительной активации цоверхности [15]. Выявление причин, определяющих уровень прочности соединения, будет, вероятно, основываться на систематических и глубоких исследованиях границы покрытие — основной металл с. привлечением современных методов изучения структуры. [c.56]

К недостаткам газоплазменного способа получения КП следует отнести повышенную пористость покрытий, так же как это наблюдается при создании композиционных материалов методами порошковой металлургии. При температурах напыления 10 000—30 ООО°С частицы наносимого вещества перегреваются и при соударении могут разлагаться (например, бориды и карбиды). Недостаточно высокая скорость потока напыляемых частиц (50 м/с при газоплазменном и 100—300 м/с при плазменном напылении) является иногда причиной низкой прочности сцепления с основой. [c.248]

В лаборатории износостойкости Института машиноведения АН СССР М. М. Хрущов и Р. М. Матвеевский разработали новый метод [1] и машину [2] для оценки смазочной способности масел в условиях высоких контактных давлений по температурному критерию. В основу метода положено представление о критической температуре как главном факторе, определяющем предельную прочность граничного слоя масла на поверхности трения. Созданная для испытания масел температурным методом четырехшариковая машина КТ-2 обеспечивает при нагреве масла в объеме получение достоверных данных о величине температуры в контакте трущихся поверхностей вследствие чрезвычайно низкой скорости скольжения (0,4 мм1сек), при которой исключено повышение температуры в контакте от работы трения. Применение в качестве рабочих образцов на этой машине стальных закаленных шариков дает ряд преимуществ, в частности, легко решается вопрос обеспечения точной геометрической формы образцов, одинакового материала и твердости. В то же время применение схемы трения четырех шариков затрудняет проведение испытания масел температурным методом при сочетании различных пар материалов, так как изготовление однородных по качеству шариков из различных металлов и сплавов представляет значительные трудности. [c.176]

Разработка новых покрытий для суперсплавов будет активно продолжаться н в будущем. Вероятно, более интенсивно будут вестись работы по созданию надежных ТЗБП для лопастей турбинных лопаток. В связи с постоянным повышением рабочих температур турбин будут требоваться все более стойкие к окислению покрытия со все более высокой термоусталостной прочностью, а появление больших стационарных турбин, потребляющих извлекаемое из угля топливо, может потребовать создания вообще новых типов покрытий. Будут развиваться новые технологические процессы, такие как лазерное оплавление и плакирование или ионная металлизация распылением, но в то же время методы физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком, плазменного напыления при низком давлении и нанесения алюминидов диффузионным осаждением из засыпок, вероятнее всего, останутся основными промышленными процессами нанесения покрытий. [c.121]

Как показала обработка большого числа испытаний с использованием этого метода, а также данных испытаний длительной прочности, изменение пластичности от скорости деформации и температуры подчиняется определенным закономерностям (рис. 17). При относительно низких температурах Тх и прохождении внутрикристалличе-ского разрушения пластичность с уменьшением скорости деформации (с увеличением длительности испытания), меняется сравнительно мало. С повышением температуры до Т2 и выше и уменьшением скорости деформации наблюдается переход к меж-зеренному разрушению, сопровождаемый снижением пластичности (рис. 17, а). Достигнув определенного уровня, пластичность при дальнейшем уменьшении скорости деформации может либо оставаться на прежнем уровне (рис. 17, б), либо даже повышаться (рис. 17, в). [c.24]

Выполненное Б. М. Гу-гелевым с помощью метода высокотемпературной металлографии исследование механизма деформации и разрушения аустенитоферритного шва типа ЭА-1М2Фа показало [18], что с возрастанием количества ферритной фазы его пластичность снижается при всех условиях испытания вследствие усложнения сдвиговой деформации при кратковременных и низкотемпературных испытаниях и локализации деформации в ферритных прослойках с последующим их разрушением при высокотемпературном длительном испытании. Повышение прочности шва с увеличением еодержания ферритной фазы происходит лишь при значительных скоростях деформации и низких температурах. При высокотемпературной деформации с малыми скоростями растяжения прочность двухфазного металла уже снижается. В работе [181 выведены условия, определяющие переход от упрочняющего к раз-упрочняющему эффекту в связи с введением феррита. [c.231]

Следующий фактор — повреждение волокна. Грубо его можно оценить с помощью растворения матрицы для определения разрушенных волокон, однако могут иметь место более тонкие виды повреждения, которые не заканчиваются разрушением волокон. Измерение прочности извлеченных волокон не слуяшт надежным методом вследствие возможного их повре кдения при извлечении и неидентичности напряженного состояния свободного волокна и волокна в матрице. Кроме того, Крейн и Тресслер [6] показали, что прочность волокон окиси алюминия при комнатной температуре может снизиться от 400 ООО до 200 ООО фунт/кв. дюйм (от 281,2 до 140,6 кгс/мм ) в результате самоистирания, но та1<ая предварительная обработка не влияет на их прочность при 1000 С. Аналогичным образом высокая длительная прочность, обнаруженная у бора Эллисоном и Буном [9], несмотря на низкую прочность этих волокон при комнатной температуре, может отражать увеличение нечувствительности материала к повреждениям с повышением температуры. Считают, что в обоих случаях при повышенной температуре существует достаточная пластичность для [c.322]

Изготовление изделий методом холодной штамповки требует повышенной пластичности стали, которая обеспечивается при наличии в готовой ленте однородной мелкозернистой структуры ферритной матрицы с включениями дисперсных карбидов r,3Q. Такая структура получается после отжига при 850 °С рис. 1.011). Сталь 12X17 не склонна к интенсивному росту зерна при высокотемпературном нагреве (например, при сварке) из-за наличия двухфазной (у + б) структуры. Заметное упрочнение и полное охрупчивание (рис. 1.8) обусловлены образованием мартенсита при охлаждении. Повторный отжиг при 700—850 °С восстанавливает прочность и относительное удлинение и обеспечивает максимальную стойкость сварных соединений в HNO (происходит выравнивание концентрации хрома в приграничных зонах), в то время как более низкие температуры (450—600 °С) отпуска увеличивают скорость коррозии (рис. 1.9). [c.17]

Конструкционные низколегированные стали марок КВК-26, КВК-32, КВК-37 и КВК-42 мартенситного класса, отличающиеся друг от друга содержанием углерода (табл. 2), относятся к сталям, получаемым методом прямого восстановления. При этом применяется комн.тексное легирование и микролегирование (В, Nb, Т1). Они имеют низкое содержание серы и фосфора, а также других вредных примесей, отличаются повышенной чистотой по газонасыщенности и неметаллическим включениям. Надежность таких сталей, определяемая прочностью прп наличии трещин и других повреждений поверхности, выше, чем выплавленных на обычной шихте температура порога хладоломкости сдвигается в сторону более низких температур. [c.48]

На износ поверхности трения тормозного шкива значительно влияет высокий градиент температуры слоев металла, отстоящих на разных расстояниях от поверхности трения. Вследствие разно сти температур этих слоев возникают многократно повторяемые температурные напряжения, приводящие к отслаиванию тонких слоев металла тормозных шкивов в машинах тяжелого режима работы и к появлению на поверхности грения микроскопических трепшн, которые со временем увеличиваются и образуют сетку , снижающую прочность поверхностного слоя. Исследование трения асбофрикционных материалов по стальному шкиву с поверхностью трения, закаленной или цементированной на глубину 1,2 мм, показало, что износоустойчивость стальных поверхностей в значительной мере зависит от содержания углерода в стали цементированная сталь оказалась более износостойкой, чем закаленная сталь, и менее чувствительной к изменению условий трения. Однако при твердости НВ > 550 износ поверхности шкива был ничтожен для обоих методов обработки. Таким образом, испытания показали, что поверхностная закалка тормозного шкива токами высокой частоты, азотированием, цианированием или цементированием более способствует повышению износостойкости шкива, чем объемная закалка. В случае применения вальцованной ленты металлический элемент должен быть выполнен из чугуна или стали с твердостью поверхности трения не менее НВ 250. Более низкая твердость стального элемента приводит к задирам на рабочих поверхностях, быстро выводящим металлические элементы пары из строя. [c.580]

Для хромирования используют обычный метод. Рауб и Патрн рекомендовали часто применяемый электролит, содержащий 250 г/л хромового ангидрида и 1,25—2,5 г/л серной кнслоты. Если отношение СгОз 864 больще отношения 100 1, то при плотности тока 40 а/дм и температуре 50—60°С покрытие приобретает наибольшую прочность сцепления, однако дальнейшее повышение отношения ведет к образованию мягких покрытий. Более низкое соотношение СгОз к 504 приводит к созданию неравномерного слоя. Скорость роста покрытия составляет 20— 25 мкм/ч. Электролиз следует начинать при очень большой плотности тока (60—80 а/дм ). Когда детали равномерно покрываются тонким слоем хрома (это наступает через несколько минут), плотность тока снижают до нормальной величины. [c.297]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...