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

12:39 Круг нержавеющий AISI 321

12:39 Круг нержавеющий Aisi 321

10:27 Круг 10Г2, пруток стальной 10Г2

10:26 Круг стальной г/к 35ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 30ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 25Х1МФ по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 20ХН3А по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг 18Х2Н4МА, пруток стальной 18Х2Н4МА

10:25 Круг, пруток стальной 13Х14Н3В2ФР-Ш

10:25 Круг стальной г/к 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 2590-2006

НОВОСТИ

21 Августа 2017 17:25
Продвинутая система пожаротушения в японской деревне

21 Августа 2017 15:27
142-летний судоподъемник Андертон (27 фото, 1 видео)

21 Августа 2017 17:37
Артель ”Восток-2” к середине августа добыла 40 кг золота

21 Августа 2017 16:58
Компания ”Курганхиммаш” продолжает изготовление партии колонных аппаратов

21 Августа 2017 15:02
Перуанская добыча железной руды за полгода выросла на 9,5%

21 Августа 2017 14:48
”Северский трубный завод” модернизировал систему управления редукционно-растяжного стана

21 Августа 2017 13:22
Немецкий выпуск стали в июле упал на 2,5%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Плитка строительная керамическая

Прессовое оборудование для мебельной промышленности

Испытания гидроизоляции

Дверные ручки и фурнитура

Основы выбора сварочных аппаратов ММА

Аксессуары для смартфонов

Тканые и сварные стальные сетки

Алюминиевые и оцинкованные фасадные системы

Плиты ПБ – отличительные особенности изготовления и применения

Сварная балка как аналог обычной горячекатаной

Объемные буквы и световые короба как распространенные виды наружной рекламы

Как проводятся такелажные работы при перевозке станков

Высококачественная мебель на заказ

Грамотный подход к выбору материалов и технологии изготовления межкомнатных дверей

Выбор практичных и сочетающихся с интерьером межкомнатных дверей

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

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

Компания "Русский металл" 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.