Вы здесь

Перерозподіл домішкових та легувальних елементів під час термічного, деформаційного оброблення та його вплив на зародження та розвиток тріщин в металах

Автор: 
Сміян Олег Дмитрович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2004
Артикул:
3504U000308
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

розділ 2). Пластичну де-формацію міді розтягом проводили в газоподібному водні (1), в структурованій воді (2), і в звичай-ній водогінній воді (3) на 5;10;20;30% з практично однаковою тривалістю контакту середовища з металом (38 - 41 хв.). Вимірювання вмісту та розподілу водню виконувалось методом ЛМА з ТЕЕ на Об-768М. Найбільш активна сорбція Н спостерігалась в середовищі 1, найменша - в 3. Це пов'язано з різними витратами енергії на розщеплення воденьвміщуючих молекул та дією явища ПРСД. В експерименті виявлено чутливість Н до меж зсуву блоків металу під час деформації (місць виходу дислокацій), до ступеню розвитку пластичної деформації. В результаті дії явища ПРСД деформована мідь поглинула в 2-3 рази більше водню, ніж рідка мідь та в 24-38 раз більше за вихідну. (до деформації). Виявлено, що водень в Сu вмістом до 1 10-4 % мас окрихчує метал (воднева хвороба), вмістом 1>C13 10-4 % мас - знов окрихчує (утворення гідридів). Визначено коефіцієнт дифузії водню в деформованій міді: DнСu = 3,02.10-4см2/с. Протягом деформування ? В роботі наведено детальний аналіз процесів, які відбуваються в сталях системи легування Fe-Ni та Fe-Ni-Cr під час високотемпературної деформації. Ці сталі мають різну чутливість до утворення гарячих тріщин. Досліджування велись методами ОЕС, ВІМС, РЕМ. Зразки сталей ви-пробовували на повзучість одновісним розтягом за Т=925...1125 К в вакуумі 10-3 Па, вони попе-редньо нагрівались зі швидкістюVнг = 90о/с до Т=1570 К (2хв), охолодження з Vох=90о/с до Т=923-1123 К з постійним навантаженням. Швидкість деформації змінювалась від ? =8,02.10-61/с до ? =2,38.10-21/с. Встановлено, що під час високотемпературної деформації з відносно невеликими швидкістями деформування (10-6...10-21/с) спостерігається збагачення МЗ та прилеглого до них металу тіла зерна домішками О,С,S,Cl;,Si. Ширина зони збагачення та величина концентрації в ній домішкових елементів залежить не тільки від природи самого дифузанту, але й від швидкості деформування металу за данних температурних умов, характеру процесів температурних змін, які відбуваються в металі в цей час, перебігу та співвідношенню між собою процесів зміщення суб-блоків, двійникування, фрагментації та ротації зерен. Це супроводжується сорбцією та перероз-поділом одних домішок (О,С,Н,S) та очищенням від других (Si,Cl,Na). Оптимальною для системи легування Fe-Ni є швидкість деформування ?=2,85 10-41/с. Визначено енергії активації повзучості для сталей 34НКД (Q =369 кдж/моль) та 10Х23Н18 (Q=518 кдж/моль) та елементи, які кон-тролюють швидкість дислокаційної повзучості - Ni та Cr відповідно. Встановлено, що за умов обмеженої розчинності в ?- твердому розчині та обмеженої кількості домішкові елементи прак-тично не впливають на швидкість пловзучості, проте можуть переміщуватись разом з дислока-ціями до МЗ, де й накопичуються. А це веде до крихкого руйнування металу. Таке переміщення можливе, коли швидкість об'ємної дифузії домішки дорівнює або більше за швидкість перемі-щення дислокацій. В протилежному випадку відбувається відрив дислокацій від домішкових ато-мів. В такому разі збагачення домішками МЗ відсутнє. Не спостерігається й окрихчення металу.
В підрозділі 3 розглянуто особливості поведінки домішкових елементів та формування сегре-гацій імпульсними обробкою та зварюванням металів. Механічні властивості багатьох металів за високих (>1031/с) швидкостей відрізняються від звичайних статичних, але досліджень з впливу швидкості деформації на характер масоперенесення та розподілу домішкових елементів до автора не проводили. В даній роботі досліджувалось 2 аспекти імпульсного оброблення металів - оброб-лення та зварювання вибухом і вплив на ці процеси складу середовища та технологічних парамет-рів (потужність, розташування, склад зарядів; кут кидання; ступінь жорсткості фіксації деталей; хімічний склад металів тощо). Контроль за вмістом та розподілом Н,О,С в металах провадився методом ЛМА з ТЕЕ на Об-768М. Досліджувалась імпульсне оброблення труб та пластин зі сталі 20 з використанням шнурових бавовняних та стрічкових поролонових контейнерів для вибухової речовини (заряду). Встановлено, що під час оброблення вибухом вміст водню в металі, що межує з так званим "майданчиком під вибухом" не залежить від параметрів вибухової технології, харак-теру деформації (стиснення чи розтяг), але залежить від величини самої деформації. Показано, що зі стисканні метал труби втрачає Н, а під час роздачі (розтягу) - сорбує його. На ступінь по-глинання Н металом впливають: склад металу, середовища, контейнеру та вибухової речовини, тобто і в цьому випадку діє явище ПРСД. Під час імпульсної обробки металу під дією вибухової речовини (тиск перед її фронтом перевищує 20000 МПа) в металі виникає лавина дислокацій, яка захоплює Н й транспортує вглиб. Рух дислокацій гальмується вже на глибині 0,2-0,4 мм, а водень, як домішка, відривається від них й продовжує рух самостійно як самотній солітон. Це явище виявлено автором в 1986 р. Водневі солітони рухаються в об'ємі металу, зберігаючи напрямок, відбиваються частково від протилежної поверхні, частково проходять крізь неї. Відбита хвиля накладається на пряму, утворюючи вузли, пучності-концентраційні піки поблизу від зво