Реалдық қорытпалардың ыстыққа беріктігіне құрылымның әсері. Қорытпалардың ыстыққа беріктігіне легірлеудің әсері.

Ыстыққа беріктік сипаттамаларын (сырғанау шектерін ұзақ мерзімдік беріктік, жоғары температураларда релаксациялық тұрақтылықты) жоғарылату статикалық сынақтар кезінде беріктік қасиеттерін арттырудағыдай жүргізіледі.

Таза металдардан қорытпаларға өту кезінде негізгі металл базасында және шығындалатын фазалар бөліктерінде қатты ерітінділердің түзілуімен жүреді. Негізді таңдау кезінде таза металдың ыстыққа беріктік деңгейі оның балқу температурасымен байланысты екенін ескеру керек. Ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым, атом аралық байланыстар беріктігі жоғары, диффузия жылдамдығы төмен және дислокацияның сырғанауымен бақыланатын, сол температкрада сырғанау жалдамдығы төмен. Егер қорытпаның балқу температурасы металл-негіздің балқу температурасынан біршама төмен болса, онда жоғары температураларда таза металл қорытпадан беріктеу бола алады.

Металл негізінде еритін kегірлеуші элементтерді таңдау кезінде жиынтық ақауының энергиясының ең төменгі болуына тырысу керек. Мұндай жағдайда дислокациялар өте қатты созылған және олардың көлденең сырғанауы қиындайды, осыдан деформацияның кедергісі жоғарылайды. Жиынтық ақауының ең жоғарғы шамада төмендеуі жоғары валенттілікті еритін легірлеуші элементтерді қосумен жүреді.

Жоғары беріктікті алу үшін алу үшін құрылымда шығын фазалары беріктендіргіштердің болуы керек. Ыстыққа берікті қорытпалардың көбісі термиялық өңделгіш келеді. Олардың бөліктеріндегі шығын фазалары шынықтырудан кейін қажу процесінде түзіледі. Жоғары температураларда ұзақ уақыт бойы жұмыс істеген жағдайда жоғары жисперстікті сақтап қалу өте қиын. Сондықтан легірлеуші элементтерді шығын фазасы баяу диффузияланатын компоненттерден тұратындай етіп және онда металл-негіз болмайтындай етіп таңдайды. Әдетте, мұндай фазалар меншікті ыстыққа беріктігі жоғары және торы күрделі қосылысты металл болып табылады.

А.А. Бочвар көрсеткендей, Т_бал 0,6...0,7-ден жоғары температурада жұмыс істеуге тағайындалған құю қорытпаларының максимал ыстыққа беріктігі кристалдану кезінде сетка тәрізді немесе скетет тәрізді матрицасы бар өзара әрекеттесуші қиын балқитын заттардың түзілуімен жүреді.

Шығын фазасы матрицада әрекеттеспейтін дисперсті беріктендірілген материалдардың да ыстыққа беріктігі жоғары.

Ыстыққа берікті қорытпалар құрылымына қойылатын талаптар:

1. қатты ерітінді ..............

19, 20-лекциялар

Сырғанағыштыққа сынау үлгілері мен әдістемелері. Қираудың тежелуі. Сырғанағыштық жылдамдығын инженерлік болжау әдістері.

Созу кезінде сырғанағыштыққа сынаудың стандартты түрлерін материалдыцң сырғанағыштық шегін анықтау мақсатында жүргізеді. Сырғанағыштық шегі – белгілі уақыт аралығында сырғанағыштық жылдамдығы мен деформациясы берілген шамаға жететін ең үлкен шартты созу кернеуі. Егер допуск сырғанағыштық шегімен берілетін болса, онда сыррғанағыштық шегін екі индексі бар σ әрпімен белгілейді, оның төменгісі v_п,сырғанағыштық жылдамдығына, процент сағатына (%/с), ал жоғарғысы сынақ температурасына, градус Цельсия (⁰С) сәйкес келеді. Егер салыстырмалы ұзару мен оның жету уақыты берілсе, онда сырғанау шегі балгілеуіне үш индексті енгізеді: жоғарғысы – сынақ температурасына, сл төменгі екеуі – деформация мен уақытқа сәйкес келеді.

Сынақтарды жүмыс бөлігі дөңгелек тәрізді немесе тік бұрышты қимасы бар үлгілерде жүргізеді. Сынақ жүргізуге қолданылатын цилиндрр тәрізді үлгінің диаметрі 10 мм және есептеу ұзындығы 100 немесе 200 мм, жазық үлгінің ені 15 мм және есептеу ұзындығы 100 мм. Бұдан басқа, диаметрі d₀≥5 мм және есептеу ұзындығы l₀=5d₀ немесе 10d₀ үлгілерді пайдалануға болады. Үлгілердің бүршік пішіні мен өлшемдері сынақ машиналарының конструкциясына байланысты анықталады. Қысқы уақытты жоғары темперуралы сынақтаррдағыдай созуға сынауда үлгі бүршіктерін қысқыштарға неғұрлым берік бекітуді қамтамасыз ету үшін резьбалы етіп жасайды.

Сынақ машинасы келесі негізгі блоктардан тұрады: жүктеу құрылғысы, термореттеуіші бар пеш қыздырғышы, температура мен деформацияны өлшеуге арналған аспаптар. Бір температурада сырғанағыштық шегін анықтау үшін бірнеше үлгі қажет болғандықтан, сынақ жүргізу де бірнеше жүз мыңдаған сағаттарға созылады да, жүк түсіру құрылғыларын бір қондырғыда бір уақыт аралығында ббірнеше үлгіге сынақ жүргізетіндей етіп конструкциялайды. Әдетте, үлгіге түсірілетін жүк рычагты механизм арқылы беріледі.

Сырғанағыштыққа сынақ жүрргізу үшін ИП-2 маркалы машиналары кеңінен қолданылады. Ондағы үлгілерге жүк түсіру төменгі қысқышпен жалғанған рычагты механизммен жүргізіледі. Жоғарғы қысқыш үлгінің пеш осімен вертикаль орын ауыстыруын қамтамасыз ету механизмімен жалғанған.

Осы және басқа да машиналарда сынақ жүргізу кезінде үлгінің уақыт өтуімен жіңішкеруімен біршама көтерілуі мүмкін кернеумен емес, тұрақты түрде жүк түсіру сақталып тұрады. Кернеудің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін үлгінің ұзару шамасы бойынша автоматты түрде жүктеуді кішірейтетін арнайы қондырғыны пайдалану керек.

Сырғанағыштық сипаттамалары температураға өте сезімтел болғандықтан, барлық сынақ жүргізу кезеңінде оның барлық есептеу ұзындығы нүктелерінде қатаң түрде тұрақтылықты қамтамасыз ету шаралары орындалуы керек. ИП-2 машинасында үлгі жеткілікті діл температураны ұстап тұруды қамтамасыз ететін термо реттеуішіпен жабдыықталған электр пештерінде қыздырылады. Температураны өлшеу үшін үлгіге екі немесе үш термопара бекітіледі, оның ыстық түйіндері үлгі бетімен жанасу керек.

Химиялық активті, сол сияқты, қиын балқитын металдар мен қорытпаларға сынақ жүргізу вакуумдық пештерде немесе инертті атмосферада жүргізіледі.

Үлгінің ұзаруын өлшеу 0,002 мм-ден кем емес дәлдікпен жүргізіледі. Ол үшін бөліну бағасы 0,001 мм арнайы индикаторлар, катетометрлер, айналы тензометрлер және басқа да деформация өлшеуіштер қолданылады.

Сынақты манадай тәртіппен жүргізеді. Үлгілерді қысқыштарға орнатады, оған термопаралар мен деформация өлшеуіштер бекітеді, содан соң центррленудің дұрыстығын теексеру мақсатындда бөлме температурасында серрпімді жүктеу жүрргізеді. Содан соң үлгіні пешке қарай жылжытып, оны баяу (8 сағаттан артық емес) қажетті температураға дейін қыздырады да бір сағаттан артық уақыт бойы ұстап тұрады. Содан соң жалпы түсірілетін жүктеуден ≈10 %-ына тең бастапқы жүктеу беріледі де, 5 минут бойы дефоррмация өлшеуіші көррсетуін бақылайды. Егер деформация өлшеуіш шамасы тұрақты болып қалса, онда беррліген шамаға жейін тағы да үлгіге баяу жүктеу берреді. Белгілі уақыт өткеннен кейін ұзарру шамасын жазып алады да, осы өлшемдер нәтижесі бойынша сырғанағыштықтың бірінші реттік қисық сызығын тұрғызады. Констррукциясы жетілдірілген қондырғыларда сырғанағыштықтың қисық сызығы автоматты түрде жазылады.

Сынақ температурасы сыналатын материалдың жұмыс температурасы мен конструкцияға жақынырақ болуы керек. Егер өңдеудің жаңа режимінен кейін материалдың немесе жаңа қорытпаның сырғанағыштық шегі анықталса, онда сынақты мүмкін болатын барлық жұмыс диапазонында материал күйін бағалау үшін бірнеше температурада жүргізеді.

Сырғанағыштық шегін анықтау кезінде ұзаруға допуск, әдетте, 100, 300, 500 немесе 1000 сағатқа 0,1ден 1 %-ды құрайды. Біррақ, кейбір жағддайда, мысалы, энергомашина жасауда қолданылатын ыстыққа берікті материалдар үшін уақыт аралығын 100000 сағаттан артық болуы мүмкін. Көптеген жағдайда сырғанағыштықтың берілген жалдамдығы 10^-3…10^-6 %/с аралығында, көбінесе, 10^-4 -тан 10^-5 %/с аралығында тербеліп тұрады.

Практикада стандартты сынақтарды анықталатын жоғарғы температуралық сырғанағыштық шегі маңызды болып саналады. Сырғанағыштықтың қисық сызығы 27-суреттегідей ОА'ВСD күйде болады. Сырғанағыштық шегін есептеу үшін ең аз дегенде төрт үлгіні әр түрлі температураларда (кернеулерде) сынайды. Сынақты сырғанағыштықтың бекітілген кезеңінде оның ұзақтығы v_п.уст. шамасын дәл анықтау үшін жеткілікті болған жағдайда тоқтатады. Бұл шарт жоғары температуралық сырғанағыштық шегін анықтау кезінде допуск v_п.уст. шамасымен берілетіндігімен түсіндіріледі.

Нәтижесінде әр түрлі кернеу кезінде (28-сурет) сырғанағыштықтың бірінші реттік ұисық сызығын алады және олардың әр қайсысы үшін v_п.уст. шамасын есептейді. Содан кейін логорифмдік координатада кернеуге байланысты сырғанағыштыққа жылдамдық тәуелділігін тұрғызады. Салыстырмалы жоғары σ болғанда, әксперименталдық нүктелер бойыша тұрғызылған v_п.уст. берілген шамасына дейін сырғанағыштық шегін анықтайды Интерполирую, , .

28-сурет. Сырғанағыштық шегін анықтау схемасы: а – әр түрлі кернеулер кезіндегі сырғанағыштықтың қисық сызықтары; б – кернеуге байланысты сырғанағыштықпен бекітілген жыдамдық тәуелділігі.

Егер допуск белгілі уақытта ұзару шамасымен берілсе, онда сырғанағыштықтың бірінші реттік қисық сызығы бойынша кернеуден δ берілген шамаға жету уақыты тәуелділігін тұрғызады да, сырғанағыштық шегін анықтайды.

Сырғанағыштыққа шапшаңдатылған сынақтарда созудан басқа да жүктеу схемаларын пайдаланады: ию, сығу және т.б. сынақтар жүргізу бойынша И.И. Корнилов әдісі кеңінен тараған. Онда бірнеше цилиндр тәрізді үлгі бір уақыт аралығында центрден тепкіш күшпен жүктеледі. Үлгілер пештегі тік біліктің төменгі шетіне (дискге) бекітіледі. Бұл күш (жүктеу) шамасы біліктің айналу жылдамдығымен, үлгінің ұзындығымен және массасымен анықталады. Үлгіге түсірілетін жүктеуді айналу жылдамдығының өзгеруімен реттейді. Периодты түрде иілу жебесін немесе үлгінің бұрылу бұрышын өлшеп, уақытқа сәйкес сырғанағыштық тәуелділігін тұрғызады. Сынақтар жүргізу нәтижесінде сырғанағыштыққа кедергінің бірнеше сипаттамасы анықталуы мүмкін: білгілі уақыттағы қалдық деформация немесе берілген деформация деңгейіне жету уақыты, ию кезіндегі деформация жылдамдығы және т.б. И.И.Корнилов әдісінде жоғары кернеулер берілетін болағндықтан оның өнімділігі жоғары. Бірақ, сынақ кезіндегі ию моменті тұрақты болмағандықтан оның салыстырмалы дәлдігі төмен. Сондықтан бұл әдіс шапшаңдатылған таңдап сынақ жүргізу үшін ғана қолданылады.

Ыстыққа беріктікті шапшаң бағалау үшін А.А.Бочвар ұсынған ұзақ мерзімдік қаттылық әдісі үшін сырғанағыштыққа сынау стандартты әдістерімен салыстырғанда неғұрлым өнімді және қарапайым. Сынақтың бұл түрі жоғары температура кезінде қаттылықты әдетте өлшеу сынағынан тек инденторды жүктеу ықпалында ұзақ уақыт ұстап тұрумен (0,5 сағаттан бірнеше сағатқа дейін, әдетте, 1 сағат) ажыратылады. Із шамасы уақытқа сәйкес өседі, ол мына формуламен анықталады.

d=b·τⁿ,

мұндағы τ – жүктеме ықпалында инденторды ұстап тұру уақыты;

b, n – Р шамасы мен материал қасиеттеріне тәуелді коэффициенттер.

Сондықтан сынақтар нәтижелерін үлкен ұстап тұру жағына lgd–lgτ координаталарында график көмегімен экстрополировать етуге болады. Сынақ нәтижесінде алынған негізгісипаттама берілген уақыттағы ұзақ мерзімдік қаттылық шамасы болып табылады. Сырғанағыштық кедергісі де уақыт бойындағы ұзақ мерзімдік қаттылықтың өзгеру қарқындылығымен байланысты.

Әдістеме материалдардың ыстыққа беріктігі бойынша салыстырмалы жақынырақ салыстырмалы шапшаң сынақтар үшін қолданылады, бірақ, июге сынау әдістемесі сияқты, сипаттамаларды кнструкторлық есептеуге мәліметтерді бермейді.

21-лекция