Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

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

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Гидроэрозия -> Прочность металлов в микрообъемах и кинетика процесса гидроэрозии

Прочность металлов в микрообъемах и кинетика процесса гидроэрозии

Понятие о прочности металлов в микрообъемах связано с представлением о механизме гидроэрозии. Многочисленные исследования показывают, что сопротивляемость металлов разрушению при микроударном воздействии определяется не обычными механическими свойствами, а прочностью отдельных микроучастков, т. е. эрозионной стойкостью (или прочностью). Она зависит от природы металла, его структуры, кристаллической решетки и дислокационного строения. Металлы и сплавы с высокими прочностными характеристиками могут оказаться нестойкими в условиях микроударного воздействия, так как прочностные характеристики являются усредненными и не соответствуют прочности металла в отдельных микрообъемах.

При исследовании эрозионной стойкости с помощью струеударной установки прямую зависимость между механическими характеристиками (твердостью, пределом текучести, временным сопротивлением и т. п.) и потерями металла от эрозии не обнаруживают.

Для обычных металлов и сплавов при разрушении микрообъемов характерна значительная неоднородность в строении и свойствах. Отдельные кристаллы сравнительно легко деформируются и разрушаются, проявляя при этом очень низкую прочность. Другие, более прочные кристаллы оказывают высокое сопротивление пластической деформации; они удерживаются в поверхностном слое до тех пор, пока металл вокруг них не будет полностью разрушен, после чего они выпадают. Такое неравномерное (избирательное) разрушение металла является очень важной особенностью процесса гидроэрозии.

Количественно оценить прочность металла в микрообъемах можно только по потерям массы образца при его контактном нагружении. Эта характеристика отражает не только механическую прочность, но и коррозионную стойкость материала при контактном воздействии жидкости. Эту характеристику иногда называют коррозионно-механической прочностью.

Процесс гидроэрозии, вызываемый микроударным воздействием жидкости при испытании металлов на струеударной установке, характеризуется двумя периодами (рис. 1). Первый период является инкубационным. В течение этого периода в микрообъемах металла происходит накапливание деформаций, и потери массы образца практически отсутствуют. Продолжительность этого периода зависит от сопротивления металла пластической деформации в каждом микрообъеме поверхностного слоя. Второй период эрозионного процесса характеризуется тотальным разрушением металла, сопровождающимся потерями массы образца вследствие полного или частичного разрушения микрообъемов поверхностного слоя. Переход от первого ко второму периоду эрозионного процесса характеризуется образованием микротрещин и очагов разрушения.

Для определения эрозионной стойкости металла большое значение имеет первый (начальный) период, продолжительность которого в значительной степени характеризует сопротивляемость материала микроударному разрушению.

Для изучения процесса гидроэрозии были проведены испытания различных металлов на струеударной установке. На основании полученных данных построены кинетические кривые, характеризующие процесс разрушения металлов (рис. 2). Характер этих кривых указывает на то, что разрушению всегда предшествует период накапливания деформаций. У хрупких и очень пластичных металлов (медь, серый чугун) при данных условиях испытания

этот период проявляется слабо, а у более вязких и прочных металлов он является значительным. Продолжительность этого периода зависит от свойств испытуемого материала и интенсивности микроударного воздействия. Чем меньше интенсивность микроударного воздействия, тем продолжительнее период накапливания деформаций. При постоянных условиях испытания продолжительность начального периода зависит только от свойств материала.

Рис. 1. Схема, характеризующая кинетику процесса гидроэрозии металлов и сплавов:

I - инкубационный период (накапливание деформаций); II - период тотального разрушения

Рис. 2. Кривые, характеризующие процесс разрушения металлов (потери массы) на струеударной установке:

I - медь; 2 - чугун СЧ 28-48; 3 - сталь 35Л; 4 - сталь 12X18H9T; 5 - сталь 30Х13Г9

Для построения кинетической кривой процесса эрозии (см. рис. 1) можно пользоваться аналитическим методом, позволяющим по трем экспериментальным значениям определить параметры и характер процесса гидроэрозии данного сплава. Эти параметры определяют аппроксимацией экспериментальных значений потерь массы образца при испытании. Потери массы δР1 в зависимости от длительности испытания t в течение начального периода D можно аппроксимировать уравнением

δР1 = at (13)

где а - тангенс угла (а) наклона кинетической кривой эрозии для начального периода.

Для периода тотального разрушения (t > D) потери массы образца в зависимости от длительности испытания аппроксимируются уравнением

δР2 = bt - С, (14)

где b - тангенс угла (β) наклона кинетической кривой эрозии для периода тотального разрушения; С - постоянная, зависящая от продолжительности начального периода D.

Как показали исследования, параметр а характеризует способность металла сопротивляться пластической деформации при ударном микронагружении, а параметр b - склонность металла к хрупкому разрушению (отрыву) в жидкой среде. Оба параметра зависят от интенсивности микроударного воздействия.

Для определения продолжительности начального периода D условно принимали точку пересечения двух прямых, обозначенную на кинетической схеме (см. рис. 1) буквой М.

Из уравнений (13) и (14) следует, что

D = C/(a - b)  (15)

По методу наименьших квадратов определены следующие выражения для а, b и С:

Анализ выражений (16) и (17) показывает, что эрозионная стойкость сплавов зависит от продолжительности начального периода эрозионного процесса D и параметров а и b.

Исследование кинетической кривой процесса эрозии указывает на возможность определения параметров а и b и продолжительность начального периода D по трем измерениям потери массы образца. Зная потери массы δР1 за время t в начальный период процесса, из уравнения (16) получим

Если δР2 и δР3 - потери массы образца за время t2 и t3, относящиеся к периоду интенсивного разрушения, то согласно выражению (14) получим систему уравнений, решение которой имеет вид

Продолжительность начального периода эрозионного процесса определяют по формуле (15).

    

Найденные экспериментально параметры эрозии практически не отличаются от значений этих же параметров, полученных аппроксимацией экспериментальных значений потерь массы по методу наименьших квадратов (табл. 1).

Таблица 1

Параметры кинетических кривых гидроэрозии металлов

Материал Метод наименьших квадратов Метод трех измерений
Период накапливания деформаций Период тотального разрушения Период накапливания деформаций Период тотального разрушения
а, мг/ч D, ч b, мг/ч а, мг/ч D, ч b, мг/ч
СЧ 28-48
11,50 1,82 75,0 11,50 1,8 75,0
Сталь 35 0,94 5,77 57,0 0,92 5,75 57,4
У8 0,48 8,0 46,6 0,46 7,98 45,55
12Х18Н9Т. 0,29 5,75 31,0 0,32 5,98 33,81
30Х13Г9 0,15 3,11 6,21 0,16 3,21 6,18
Никель 1,44 4,8 65,8 1,67 4,82 43,8
Медь - - 973,0 - - 972,0

Исследования материалов с различными механическими свойствами показали, что хрупкие и непрочные материалы (такие, как сурьма, органическое стекло, винипласт и др.) разрушаются при микроударном воздействии в течение нескольких секунд без заметной пластической деформации. Разрушение мягких материалов (таких, как медь, свинец, алюминий и др.) сопровождается сплющиванием поверхностного слоя металла. При этом вырванные частицы оставляют след хрупкого разрушения. Такое поведение мягких материалов при микроударном воздействии можно объяснить их недостаточной механической прочностью.

Макроскопический характер разрушения некоторых металлов указывает на влияние температурного фактора, который, вероятно, сопутствует кавитационному воздействию. Чаще всего микроудар-ное разрушение носит хрупкий или смешанный характер: для последнего характерно вязкое разрушение отдельных микрообъемов металла. Эти микрообъемы (или участки) обладают более высокой прочностью по сравнению с соседними микроучастками. Хрупкое разрушение путем отрыва обычно возникает при сравнительно низких температурах и быстром нагружении (типа взрыва), что наиболее соответствует условиям микроударного воздействия.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2014.02.22   

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

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

17:12 Поковка сталь 4Х5МФС

08:51 Купим фторопласт Ф4, Ф4к20, стеклоткань, стеклолента, текстолит неликв

08:44 Закупаем прокат титана круг, проволоку, поковку, нихром остатки, с хра

08:34 Труба нержавеющая 57х4,0 ст12Х18Н10Т ГОСТ 9941-81

18:01 Предлагаем станок токарный ИТ-1М.

16:59 Вентиляторный завод приглашает к сотрудничеству

14:41 Дизельные электростанции АД 150-Т400-РГ

14:41 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

13:27 Труба ТФ 89х7 НД-2-2-20 2У1

13:25 Сварочные агрегаты адд 4004, адд 4004 вг и др

НОВОСТИ

28 Марта 2017 17:10
Звучание неодимовых магнитов

22 Марта 2017 14:08
Необычные строения из алюминия в Японии (17 фото)

29 Марта 2017 13:54
Экспорт железной руды ”Vale” за 2 месяца 2017 года вырос на 6,2%

29 Марта 2017 12:35
Группа ”ЧТПЗ” впервые поставила трубы для Арктического шельфа

29 Марта 2017 12:03
В АО ”АЭМ-технологии” изготовили колена для АЭС Куданкулам

29 Марта 2017 11:36
”Энергомашспецсталь” поставит продукцию металлургическим компаниям ”ЕВРАЗа”

29 Марта 2017 09:59
Грозозащитным тросам ”БМК” присвоен высокий класс молниестойкости

НОВЫЕ СТАТЬИ

Изделия для печного и термического оборудования из нержавейки

Производство разных типов нержавеющих листов и их применение

Котельные жаропрочные и коррозионностойкие марки сталей

Сертификация и таможенное оформление грузоперевозок

Шаровые краны - основные виды и особенности

Распространенные марки стали для химического оборудования - сравнение и особенности

Высоколегированные жаропрочные стали для печного оборудования

Изготовление зубчатых колес и деталей по чертежам

Металлический штакетник и металлические решетки

Покупка картриджей в Москве – выгодное решение актуального вопроса

Пищевое оборудование из нержавеющих сталей

Лист нержавеющий холоднокатанный AISI 310S

Нержавеющий холоднокатанный и другие виды листового проката по AISI

Эффективность технологии ультразвуковой очистки поверхностей

Фурнитура и комплектующие для откатных ворот

Лист нержавеющий 08Х18Т1 в строительных и декоративных конструкциях

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Использование трубы нержавеющей 12Х18Н10Т в машиностроении и других остраслях

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

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

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

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.