Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Черная металлургия -> Термоциклическая обработка -> Основы метода термоциклической обработки -> Часть 5

Основы метода термоциклической обработки (Часть 5)

только в текущем разделе

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  28  29  30  31  32   

Наряду с равновесными вакансиями необходимо учитывать возможность существования в сплавах неравновесных вакансий, концентрация которых не соответствует минимуму свободной энергии. Они образуются тогда, когда внешние условия меняются очень быстро и система не успевает прийти в состояние равновесия. Это наблюдается, например, при быстрых нагреве и охлаждении (закалка вакансий), деформации и т. д. Кроме того, стационарную неравновесную концентрацию вакансий можно зафиксировать при некоторых условиях действием постоянной силы, например постоянного во времени градиента температуры. Сам факт существования неравновесных вакансий, по мнению автора работы, является чрезвычайно важным, поскольку концентрация вакансий входит непосредственно в значение коэффициента диффузии DB=ga2NBW, где W — частота перескоков. При этом, однако, важно, чтобы среднее время существования неравновесных вакансий — время релаксации тB1 — не было слишком мало. В работе отмечается, что именно на предпосылке о малости времени релаксации основана точка зрения о том, что при высоких температурах, когда вакансии очень подвижны, неравновесные вакансии исчезают настолько быстро, что их вклад в диффузионные процессы пренебрежимо мал.

При ТЦО возможность образования и сохранения длительное время неравновесных вакансий может быть реализована путем многократного чередования нагревов и охлаждений с высокой скоростью в различном диапазоне температур. При этом приближенная оценка вклада неравновесных вакансий в диффузию по времени их релаксации может быть выполнена на основании формулы

тB = L2/(2DB). (1.5)

Как видно из формулы (1.5), время релаксации вакансий при диффузии определяется расстоянием L между действующими источниками (или стоками), подвижностью вакансий DB.

В качестве источников и стоков вакансий могут служить свободная поверхность металла, границы зерен, блоков, фаз, поры, а также дислокации с краевой компонентой. Формула (1.5) справедлива, если скорость испускания (поглощения) вакансий велика. Но это условие может выполняться для источников (стоков) одного типа и не выполняться для источников другого типа. Поэтому величина L может быть разной для одного и того же металла при различных условиях опыта. Так, в мелкозернистых поликристаллах L имеет порядок размера зерна. Для образцов толщиной в несколько миллиметров и более размер L совпадает с рассчитанным из плотности равномерно распределенных дислокаций: pД:L = p-l/2 .

Однако по вопросу о роли и эффективности дислокационных источников и стоков точки зрения исследователей существенно расходятся. Авторы работ считают, что дислокации являются только хорошими высокотемпературными источниками и стоками вакансий, по крайней мере для металлов с высокой энергией дефекта упаковки, каковым является, например, алюминий.

Проведенный в работе анализ взаимосвязи между конденсацией вакансий и образованием дислокационных петель позволил сделать предположение о том, что «старые» дислокации, которые были в металле к моменту начала обработки, не могут служить эффективными стоками для вакансий в отличие от «новых», возникающих во время обработки, например деформации. Следовательно, для высокотемпературной ТЦО при оценке роли неравновесных вакансий следует, очевидно, учитывать возможность стока их на дислокациях, и прежде всего на тех, которые образуются в процессе ТЦО.

Согласно В. М. Ломеру, дислокации являются эффективными стоками вакансий при пересыщениях, превышающих 102. Легко оценить пересыщение при бесконечно быстром охлаждении в процессе термоциклировании в режиме 350-530 °С

Реальная скорость охлаждения еще больше уменьшит пересыщение. Таким образом, в условиях ТЦО дислокации в качестве источников и стоков вакансий можно не рассматривать.

В табл. 1.3 приведены результаты расчетов времени релаксации вакансий по формуле (1.5), позволяющие судить о вкладе неравновесных вакансий в диффузионные процессы при ТЦО в широком интервале температур. Значения D0 рассчитывали по формуле (1.2). При этом D0 было принято равным 10-5 м2-1, а значения ^H0бР и ^НM —соответственно 51 и 66,9 кДж/г-атом (для сплава AI+4 %Си). Расчет при температуре 515 °С для сравнения выполнен по экспериментальному значению NpB. Из таблицы видно, что вклад неравновесных вакансий в диффузию при ТЦО может оказаться реальным только при низких температурах (100-200 °С), так как твТц0. При более высоких температурах этим вкладом можно пренебречь, поскольку время релаксации вакансий намного меньше предполагаемой продолжительности цикла.

Одно из положений, лежащих в основе теории Онзагера, состоит

в том, что поток 1-го свойства (плотность потока ji) линейно зависит от всех термодинамических сил, действующих в системе

где

Lik, — кинетические коэффициенты (коэффициенты Онзагера); Хk— термодинамические силы. В случае изотермического процесса термодинамическая сила, вызывающая перенос вещества в многокомпонентной системе, Xj=— Vиi где Vиi—градиент химического потенциала i-го компонента.

При одновременном действии градиентов химического потенциала и температуры термодинамическая сила

Из этой формулы видно, что под влиянием градиента температуры даже при отсутствии градиента химического потенциала может возникнуть поток атомов элемента, приводящий к появлению градиента концентрации. Это явление называют эффектом Соре или термодиффузией. Упрощенное рассмотрение термодиффузии в бинарной системе предполагает наличие двух потоков: растворенного вещества и тепла. Направление этих потоков может быть одинаковым или противоположным в зависимости от свойств растворителя и диффузанта. Как правило, если температура плавления диффундирующего вещества выше, чем растворителя, то оно диффундирует навстречу тепловому потоку, а атомы более легкоплавких элементов, чем растворитель, перемещаются в направлении теплового потока. Чем больше градиент температуры, тем выше скорость термодиффузии. В условиях непрерывного изменения температуры при ТЦО непрерывно возникают и, уменьшаясь, исчезают градиенты температуры как по сечению, так и между фазами.

В ряде работ изучено влияние того или иного фактора на диффузионную подвижность атомов в сталях при ТЦО. Можно утверждать, что ускорение диффузии в сталях при ТЦО обусловлено двумя основными группами факторов: факторами, порожденными полиморфными превращениями в сплавах (гетеродиффузия); изменением температуры ^Т и сопутствующим возникновением внутренних напряжений (давлений) ^р. В работе показано, что уравнение плотности диффузионного потока без учета гетеродиффузии в периоды фазовых превращений имеет вид

где nо=р/КТ; р — давление; К — постоянная Больцмана; Т — температура; D — коэффициент диффузии, равный плотности диффузионного потока при наличии только градиента концентрации АС, равного 1/nо; /kт— коэффициент термодиффузии (численно равен У при ^С = ^р = 0; ^Т/Т= = 1/nо); kp — коэффициент бародиффузии (численно равен J при ^С = ^T=0; ^p/p=l/по). Из уравнения (1.6) видно, что плотность диффузионного потока прямо пропорциональна градиенту концентрации АС, перепаду температуры ^Т (обусловленному скоростью нагрева и охлаждения в цикле) и градиенту давления ^p.

Известно, что диффузионный поток от градиента концентрации примесного элемента описывается уравнением J = — Dno^C/^x, где ^x — перемещение атомов за единицу времени. Эта классическая часть

диффузионного потока при ТЦО составляет незначительную величину в сравнении с вкладом в диффузию от ^T и ^р.

Решение задачи описания диффузионных процессов при ТЦО осложнено их многофакторностью и взаимным влиянием. Так, градиент температуры даже при постоянных и одинаковых скоростях нагревов и охлаждений различен в периферийных и центральных объемах обрабатываемого изделия, численное значение и знак термических напряжений также существенно зависят от скорости изменения температуры и т. д. Если в сплаве при ТЦО происходят полиморфные превращения, то в межкритическом интервале температур возникают напряжения, связанные с фазовой дилатацией. Кроме того, источником внутренних напряжений являются также флуктуации химического состава (например, дендритная ликвация или ледебуритная сетка). Однако при повышенных температурах, особенно в интервале фазовых превращений, происходит интенсивная релаксация возникших в сплаве напряжений. Этот процесс снижения внутренних напряжений описывается следующим уравнением:

где oi — напряжения по истечении времени т; Оо — напряжения в начальный момент релаксации; R — параметр процесса релаксации, обратно пропорциональный величине d-0,5(d—размер зерна). Следовательно, релаксация напряжений зависит от структуры сплава, его мелкозернистости.

Следует отметить и то обстоятельство, что на действующие факторы диффузии при ТЦО влияют значения теплофизических характеристик обрабатываемого сплава: тепло- и температуропроводность, теплоемкость и т. д.

В работе, посвященной вопросам диффузиии при ТЦО, показано, что при изменении температуры на ^T, полагая, что зависимость D от t подчиняется закону Аррениуса, т. е. D = Doexp (— Q/KT), и учитывая зависимость температуры тела от времени в процессе нагрева или охлаждения, уравнение для расчета значений эффективного коэффициента диффузиии ?>Эф принимает следующий вид:

где D0,— предэкспоненциальный множитель; Q — энергия активации; а и B—параметры изменения значений D0 и Q в зависимости от фазового состояния сплава; i — номер фазы. Полученные значения Dэф для интервалов температур, используемых при ТЦО сталей с учетом различных степеней относительных объемов фазовых превращений, показали, что возникающие движущие силы диффузии, обусловленные изменением температуры, приводят к существенному увеличению значений эффективного коэффициента диффузии.

Фазовые превращения являются основой изменения структуры и свойств сталей. В сталях ферритного и аустенитного классов структурные превращения сводятся к растворению и выделению избыточных фаз, их измельчению, коалесценции и сфероидизации. Эти в целом типичные процессы при ТЦО протекают в специфических условиях динамичного и

Страницы:    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  28  29  30  31  32   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Основы метода термоциклической обработки
Специальные методы термоциклической обработки

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Ч 07:05 Круг 09Г2С с испытаниями на ударную вязкость

Ч 07:05 Круг стальной калиброванный ст. 45

Ч 07:04 Круг стальной калиброванный ст. 35

Ч 07:04 Круг стальной калиброванный ст. 20

Ч 07:04 Круг стальной г/к ст. 10

Ч 07:03 Круг сталь 50 из наличия

Ч 07:03 25Х1МФ круг жаропрочный

Ч 07:02 Круг стальной г/к 45Х по ГОСТ 2590-2006

Ч 07:02 Круг 5ХНМ, пруток стальной 5ХНМ, инструментальный

Ч 06:56 Круг ШХ15-В, пруток стальной ШХ15-В

Ч 06:55 Круг стальной г/к У8А по ГОСТ 2590-2006

У 17:16 Покупка лома черных цветных металлов, самовывоз.

НОВОСТИ

10 Декабря 2016 17:22
Подборка любопытных изобретений

10 Декабря 2016 17:48
Поставки угля через терминалы австралийского порта Ньюкасл в ноябре выросли на 6,7%

10 Декабря 2016 16:25
”Лермонтовский ГОК” получит второй шанс на ”жизнь”

10 Декабря 2016 15:58
Южноафриканский импорт углеродистых и легированных сталей за 10 месяцев упал на 12,6%

10 Декабря 2016 14:52
Акции ПАО ”Селигдар” включены в индексы Московской биржи

10 Декабря 2016 13:07
Китайский импорт железной руды за 11 месяцев вырос на 9,2%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Промышленные газовые баллоны

Современные интерьерные камины и печи

Основы использования и классификации нержавеющих кругов

Основные виды современных генераторов электроэнергии

Нержавеющий лист и труба в химической промышленности

Спецодежда - выбираем правильно

Прием оловянного лома и стружки

НК Кабель на выставке CABEX

Качество сварочной проволоки Magmaweld доказано тестами

Основные виды световой рекламы с использованием эффекта бегущей строки

Волочильные машины для изготовления кабельной проволоки

Основные виды современных оконных жалюзи

СИП-панели для строительства каркасных домов

Основные виды и области применения термопар

Использование мешков для упаковки в отраслях промышленности

Пневмоцилиндры и пневматическое оборудование

Промышленные светодиодные светильники - преимущества перед газоразрядными лампами

Бытовка для строителя

Как правильно поменять замок во входной двери?

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше: отзывы и разновидности приборов

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.