3.4 Порядок выполнения работы

3.4.1 Способом листовой штамповки изготовить опытные образцы в форме стакана с отверстием в донной части.

3.4.2 Подвесить каждый образец на стальной проволоке.

3.4.3 С помощью деревянного стержня возбудить звуковые колебания.

3.4.4 Определить время затухания сигнала по длительности его звучания.

3.4.5 Дать качественную характеристику демпфирующей способности опытных сплавов и ее зависимость от их структуры и состояния.

3.5 Содержание отчета

3.5.1 Цель работы.

3.5.2 Приборы и материалы.

3.5.3 Теоретическая часть.

3.5.4 Экспериментальные данные.

3.5.5 Анализ полученных результатов и выводы.

3.6 Контрольные вопросы:

1 Что называется демпфирующей способностью материалов?

2 Какие факторы способствуют повышению демпфирующей способности материалов?

3 Какие методы измерения демпфирующей способности являются основными?

4 С помощью каких характеристик оценивается интенсивность гашения механических колебаний?

5 По каким признакам классифицируются приборы для измерения демпфирующей способности?

Рекомендуемая литература

1 Фавстов Ю.К., Шульга Ю.Н., Рахштадт А.Г. Металловедение высокодемпфирующих сплавов. М.: Металлургия, 1980. 272 с.

2 Писаренко Г.С. Рассеяние энергии при механических колебаниях Киев: 1962. 183 с.

3 Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. Справочник. Киев: 1971. 247 с.

4 Фавстов Ю.К., Шульга Ю.Н. Сплавы с высокими демпфирующими свойствами. М.: 1973. 256 с..

Практическая работа 4 Определение степени термического разупрочнения чугунов, углеродистых и легированных сталей

4.1 Цель работы: ознакомиться с проявлением жаропрочных свойств металлических материалов, определить температуры максимального разупрочнения и оценить степень разупрочнения жаропрочных и не жаропрочных материалов.

4.2 Приборы и материалы: установка для измерения горячей твердости, набор опытных образцов из разных материалов, наждачная бумага, термопара, вольтметр, секундомер, измерительный микроскоп.

4.3 Общие сведения

Жаропрочностью называется свойство материалов противостоять деформации и разрушению при повышенных температурах в течение длительного времени. Жаропрочность в отличие от обычной прочности является комплексной величиной, определяемой не только силами межатомной связи, но также температурой нагрева и продолжительностью нагружения, чем дольше действует нагрузка, тем при меньших напряжениях произойдет разрушение материала (рисунок 4.1). Поэтому при учете фактора времени, прочность при высоких температурах называется длительной прочностью.

Высокая жаропрочность сталей и сплавов достигается путем легирования с образованием высоколегированных твердых растворов или путем создания особых гетерогенных структур с дисперсными включениями слабо коагулирующих избыточных фаз. Кроме того, жаропрочность в сильной степени зависит от типа кристаллической решетки основного компонента.

Так, ферритные стали, имеющие объемно-центрированную решетку, менее жаропрочны, чем аустенитные с кристаллической решеткой гранецентрированного куба (рисунок 4.2). По этой же причине никелевые сплавы с о.ц.к. решеткой являются более жаропрочными, чем все типы сталей (рисунок 4.3), включая аустенитные.

Основным разупрочняющим фактором является рекристаллизация, температура которой в чистых металлах тем выше, чем больше его температура плавления, а в сплавах – чем выше их легированность. Поэтому для получения жаропрочных сплавов часто используют тугоплавкие металлы (рисунок 4.4). Однако температура плавления не дает точного указания на предельную рабочую температуру. Для одних сплавов она составляет 0,7 – 0,8 от абсолютной температуры плавления, для других она меньше 0,5. Известно, что сплав с гранецентрированной кубической решеткой (К12) имеет более высокую температуру рекристаллизации, чем сплав, близкий по составу с объемно-центрированной кубической решеткой (К8), что, по-видимому, связано с большей плотность г.ц.к. решетки. Кроме того, наличие полиморфизма у основного компонента также снижает жаропрочные свойства, т.е. истинно жаропрочным является мономорфный металл.

Важное значение для жаропрочных материалов (в основном металлических) имеет стабильность механических свойств, что связано с возможностью дисперсионного твердения в процессе высокотемпературной эксплуатации.

В большинстве случаев добиться полной стабильности механических свойств невозможно, вследствие чего устанавливают допустимые пределы изменения значений этих свойств в зависимости от назначения материала – так называемые полосы жаропрочности (рисунок 4.3). С повышением температуры они существенно сужаются, это свидетельствует о том, что роль упрочняющих факторов (легированность и структура) уменьшается.

Наиболее распространенными методами испытания жаропрочности металлов и сплавов являются следующие:

– испытания на ползучесть, когда оценивается способность металлов и сплавов сопротивляться пластической деформации, величина которой обычно не превышает нескольких процентов;

– испытания на длительную прочность, при которых оценивается сопротивление металла механическому разрушению под действием длительно приложенной постоянной нагрузки.

Недостатком обоих методов является их чрезмерная длительность. В качестве экспрессного метода оценки жаропрочности часто используется метод определения горячей твердости, который, как все испытания твердости, относится к не разрушающим методам контроля прочностных свойств.