🗊Презентация Прочность металлов и сплавов как совокупная характеристика влияния структурных уровней

Тема1. 1.5. Прочность металлов и сплавов как совокупная характеристика влияния структурных уровней. На макро-уровне – на механические свойства влияет масштабный фактор На микро-уровне – на механические свойства влияет размер зерна.

Тема2. 2.1. Иследование деформации. Классификация остаточных напряжений Факторы, приводящие к возникновению остаточных напряжений: А. Механический Б. Тепловой В. Структурно-фазовый С. Коррозионный 1. Макронапряжения (напряжения I рода) - упругие напряжения уравновешивающиеся в объеме всей детали. 2. Микронапряжения (напряжения II рода) - упругие напряжения, уравновешивающиеся в пределах отдельных зерен или блоков (дальнодействующие). 3.Статические искажения решетки - упругие напряжения, уравновешивающиеся в пределах небольших групп атомов.

2.2. Механические напряжения Эпюры остаточных напряжений после шлифования (1), точения (2), фрезерования (3) стали 12Х13

2.4. Структурно-фазовые напряжения I. Дораспадный период. II. Подготовительный (инкубационный) период распада. Образование зон Гинье-Престона (Г.П.). III. Самопроизвольный распад. Формирование на базе зон Г.П. предвыделений – новых фаз с когерентной с матрицей решеткой. IV. Обособление продуктов распада, снятие когерентности с границ фаз.

3.3. Геометрические характеристики качества поверхности деталей Концентрацией напряжений – называется явление местного увеличения внутренних напряжений по сравнению с уровнем приложенного номинального в зонах резкого изменения размеров и очертаний детали. Введем коэффициент концентрации напряжения ()

3.3. Геометрические характеристики качества поверхности деталей.

3.3. Геометрические характеристики качества поверхности деталей.

3.5. Исследование шероховатости поверхности до и после нанесения РМР

4.1. Структурная релаксация напряженно-деформированного состояния металла

4.1.3. Влияние нагрева на строение и свойства сплавов после холодной деформации Рассмотрим изменение свойств до и после наклепа. Пластическая деформация переводит металл в структурно-неустойчивое состояние. Поэтому, естественно, должны возникать процессы, возвращающие этот металл в относительно устойчивое состояние. Чем выше температуры, тем более активно развивается этот процесс.

4.1.3. Отдых (Т 0,2 Тпл.) К самопроизвольным процессам, которые приводят пластически деформированный металл к более устойчивому состоянию, относятся снятие искажения кристаллической решетки, уменьшение плотности дислокаций за счет аннигиляции, уменьшение общего количества дефектов кристаллической решетки и перераспределению их в зернах с образованием более равновесных конфигураций, уменьшение внутренних напряжений. Отдыхом – называется совокупность процессов, направленных на уменьшение внутренних напряжений за счет формирования и уменьшения плотности дефектов в деформированных кристаллах Отдых – самая низкотемпературная из стадий термического возврата. Это термически активируемый процесс. Изменение прочностных свойств деформированного металла во времени при нагреве можно оценить по формуле: d / dt = A exp (– Q / RT) / t где, Q – энергия активации процесса отдыха, связанная с энергией активации самодиффузии по формуле: Qотдыха = 0,5 Qсамодифф

4.1.3. Полигонизация (Т 0,2…0,3 Тпл.) В 1949 году Р.Кан, исследуя свойства деформированного изгибом монокристалла цинка, обнаружил, что дислокации из исходного состояния (хаотическое распределение) перестроились в стенки, разориентирующие монокристалл на небольшие углы. Полигонизация заключается в том, что беспорядочно расположенные внутри зерна дислокации, начинают собираться, образовывать дислокационные стенки и создавать ячеистую структуру, которая является значительно менее энергоемкой конфигурацией, более устойчивой и может затруднять процессы, развивающиеся при более высокой температуре (рекристаллизации). Полигонизацией – называется образование субзерен разделенных малоугловыми границами (МУГ), путем перераспределения дислокаций Возвратом – называют самопроизвольные процессы происходящие как при отдыхе, так и при полигонизации. Коалесценцией (рекристаллизацией на месте, in situ) – называется разновидность полигонизации при сливании субзерен и их укрупнении до размеров зерен.   Субзерна, образовавшиеся при полигонизации, с увеличением времени и с повышением температуры отжига, стремятся укрупниться. Коалесценция субзерен сопровождается разворотом решетки одного или обоих субзерен, чтобы образовалась единая ориентация. Процессом контролирующим коалесценцию, является объемная диффузия. Различают коалесценцию парную и групповую.

4.1.3. Полигонизация (Т 0,2…0,3 Тпл.)

4.1.3. Рекристаллизация (Т  0,3…0,4 Тпл.) Основным стимулом для протекания процесса рекристаллизации является снижение дислокационной плотности и уменьшение внутренней энергии системы за счет образования новых зерен. Сопоставление температур рекристаллизации различных металлов показывает, что между Трекр. и Тпл. существует простая связь: Трекр. = а  Тпл. где а – коэффициент зависящий от чистоты металлов. Чем выше чистота металлов, тем ниже температура рекристаллизации. У металлов с обычной чистотой а = 0,3…0,4 . Рекристаллизацией первичной – называется процесс образования и роста новых зерен с более совершенной структурой, окруженных высокоугловыми границами, за счет исходных деформрованых зерен той же фазы.   Исх. Деформация Возврат Рекристаллизация I Рекристаллизация II  Рекристаллизацией вторичной (собирательной) – называется процесс интенсивного роста новых зерен при повышенной температуре. Известно, что рост кристаллов ­– процесс самопроизвольный, определяемый стркмлением системы к уменьшению внутренней энергии за счет сокращения суммарной поверхности границ раздела зерен. Возможны три механизма роста зерен: Зародышевый – состоящий в том. что после первичной рекристаллизации вновь возникают зародышевые центры, но в меньшем количестве. Поэтому, конечные зерна вырастают до более крупных размеров. Миграционный – состоящий в перемещении Г.З. и увеличении размера зерна. Слияние зерен – состоящее в постепенном "растворении" границ зерен и объединении мелких зерен в одно крупное. Следует напомнить, что процесс рекристаллизации (по аналогии с кристаллизацией) можно охарактеризовать двумя параметрами: скоростью зарождения центров рекристаллизации (n) и скоростью их роста (c). В зависимости от их количественного соотношения, зерна вырастают до разных размеров. При nс – формируется мелкозернистая структура. При nс – крупнозернистая.

4.4. Влияние скорости пластической деформации на релаксацию напряженно-деформированного состояния металла.

С повышением температуры наблюдается увеличение атомной подвижности, что приводит к различным физико-химическим процессам. Для анализа используют так называемые гомологические (сходственные) температуры, Т / Тпл Рассмотрим обобщенную температурную зависимость приведенного сопротивления течения для поликристаллических материалов с различной кристаллографической решеткой.

Сущность процесса разрушения состоит в следующем. Напряжение при достижении им предела текучести вызовет пластическую деформацию, т.е. приведет в движение дислокации. Если препятствий для свободного перемещения дислокаций нет и они не возникают в процессе деформации, то деформация может быть сколь угодно большой. При растяжении образец может удлиниться в десятки и сотни раз, превращаясь в подобие проволок. В некоторых случаях (при определенных температурах и скоростях деформации некоторых металлов) это наблюдается и носит название сверхпластичность. Конечно, так удлиниться на многие сотни, и, даже тысячи процентов образец сможет лишь тогда, когда не возникает местное сужение (шейка). Если возникает шейка, то деформация локализуется и в таком металле, в конечном итоге, произойдет разделение образца на два куска, но тогда, когда в месте разделения сечение утонилось до нуля. Это не редкий случай. Значит, сверхпластичность может наблюдаться тогда, когда в процессе деформации пластичность металла не уменьшается и не образуется локальной деформации (шейки). Под сверхпластичностью следует понимать способность материала равномерно пластически деформироваться без упрочнения.

4.5. Влияние вида напряженного состояния. Модели вязко-хрупкого перехода.

4.5.11. Влияние вида напряженного состояния на свойства металлических материалов В механике деформируемого твердого тела общепринятым является классифицировать разрушение на хрупкое, вязкое и смешанное. Однако, в общем случае, на механизм разрушения влияние также комплекс других факторов: режим нагружения, температура испытания, вид, а точнее «жесткость» напряженного состояния. Показатель напряженного состояния - коэффициент жесткости () — безразмерная величина для количественной оценки напряженного состояния, отражающий соотношение нормальных и касательных напряжений, Напряженное состояние характеризуется отношением  = tmax / Snmax где,  – коэффициент жесткости напряженного состояния, tmax – истинное касательное напряжение, Snmax – приведенное истинное нормальное напряжение, – напряжение, которое было приведено к той же деформации при одноосном растяжении. Значения коэффициента жесткости при разных видах нагружения приведены в таблице Таблица. Значения коэффициента жесткости при разных видах нагружения.

Сериальная кривая для определения порога хладноломкости Т50 и работы распространения трещины аР в материале.

5.1. Влияние высоких температур на механические свойства при кратковременном и длительном растяжении.

5.2. Испытания материалов на длительную прочность. Определение предела длительной прочности.

5.2. Испытания материалов на длительную прочность. Определение предела длительной прочности.

5.2. Испытания материалов на длительную прочность. Определение предела длительной прочности.

5.4. Жаропрочность материалов. Явление ползучести. Экспериментальная оценка предела ползучести.

5.4. Жаропрочность материалов. Явление ползучести. Экспериментальная оценка предела ползучести.

5.4. Жаропрочность материалов. Явление ползучести. Экспериментальная оценка предела ползучести.

Спасибо за внимание