книги / Хрупкость и пластичность жаропрочных материалов

ситных сталей (см. рис. 15) в связи с деформационным старением [51, 82, 94, 93], можно объяснить с помощью рис. 22, б, в. При тем­ пературах (200—400° С) эффект упрочнения от деформационного старения будет превалировать над термическим эффектом раз­ упрочнения. Сопротивление металла деформированию возрастает с увеличением продолжительности испытания и уменьшением ско­ рости деформации. Сопротивление отрыву будет достигнуто в слу­ чае испытаний с малой скоростью при меньшей относительной деформации, чем в опытах на большей скорости (см. рис. 22, б). Деформационная способность в этом интервале температур будет уменьшаться с понижением скорости деформации (с увеличением времени испытания).

При более высоких температурах (400—500° С) термическое разупрочнение металла во времени будет доминировать над упроч­ нением, создаваемым старением. При понижении скорости дефор­ мации сопротивление отрыву будет достигаться при большей пла­ стической деформации (см. схему рис. 22, в), и для данного темпе­ ратурного интервала будет наблюдаться рост деформационной спо­ собности с уменьшением скорости (с увеличением времени работы материала).

ДИАГРАММЫ ДЕФОРМАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ

Приближенное представление о деформационной способности исследованных сталей применительно к условиям длительной ра­ боты их могут дать графики зависимости относительного удлине­ ния при растяжении от скорости деформации в широком диапазоне скоростей деформации. Судить о пластичности металла при малых скоростях деформации, не достигнутых при испытаниях, можно на основании данных, полученных путем экстраполяции. Для этого по графикам (см. рис. 16) определяют дальнейший ход зависимо­ сти: прямую в логарифмических координатах продолжают до уровня минимального относительного удлинения. Величину мини­ мального удлинения определяют из графика температура — отно­ сительное удлинение (см. рис. 12). Поскольку в настоящее время опытных данных для области температур и скоростей деформаций, вызывающих рост пластичности материалов, очень мало, прини­ мают, что относительное удлинение при растяжении с уменьша­ ющейся скоростью деформации после достижения минимальной величины постоянно. Построенные таким способом диаграммы де­ формационной способности некоторых материалов приведены на рис. 23.

Так как т = [см. (3)], то на те же графики может быть на­

несена шкала времени (косая сетка).

На графиках рис. 23, г, ж, построенных по данным испытаний с постоянными скоростями деформации, нанесены величины отно-

Рис. 23. Диаграммы деформационной способности:

а - 25Х1МФ (ЭИ10); 6 - 1Х18Н9Т; в - ХНЗбВТ ЭИ612):

— 4Х12Н8Г8МБФ (ЭИ481); д — ХН80ТБЮ (ЭИ607); е — сплав на никеле на хромоникелькобальтовой основе, дополнительно легиро

Данные испытаний на длительный

—Г, V

вой основе, дополнительно легированный молибденом и вольфрамом; ж —сплав ванный молибденом, вольфрамом, титаном и алюминием,

разрыв: 1 — 700° С, 2 — 800° С

Рис. 24. Разрезы объемных диаграмм деформационной способности:

25Х1МФ (ЭИ 10); б - 1Х18Н9Т; в — ХН35Т (ЭИ612); г — 4Х12Н8Г8МБФ (ЭИ481); ХН80ТБЮ (ЭИ607); е — сплав на никелевой основе, дополнительно легированный

молибденом и вольфрамом. Деформация, %: 1 — 0,5; 2 — 1,0; 3 — 2; 4 —3

V, %/v

Рис. 26. Соотношение деформационной способности некоторых жаропрочных металлов при различных температурах:

а — 500; б — 550; в — 600; г — 650; д — 700; е — 750; ж — 800; з — 850° С;

1 — 25Х1МФ (ЭИ10); 2 — 1Х18Н9Т; 3 — 1Х16Н13М2Б (ЭИ680); 4 — ХН35ВТ (ЭИ612); 5 — 1X12В2НМФ (ЭИ802); 6 — 4Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481); 7 — сплав на хромоникелевой основе, легированный молибденом и вольфрамом; 8 — сплав ХН67ВМТЮ (ЭИ445Р); 9 — сплав на хромоникелькобальтовой основе

Для большинства аустенитных сталей значение k не выходит за пределы 0,30—0,35. При максимальном значении /е для сниже­ ния деформационной способности в десять раз требуется уменьше­ ние скорости деформации в тысячу раз или увеличение времени испытания в сто раз, т. е. при испытании с постоянной скоростью

путем экстраполяции данных относительно кратковременных испытаний и что применяемые диаграммы деформационной способ­ ности не учитывают наблюдаемого в ряде случаев после прохожде­ ния минимума повышения пластичности при снижении скорости ползучести.

При 500° С (см. рис. 17) у большинства сталей, несмотря на не­ которую тенденцию к снижению пластичности в силу малых величин k, деформационная способность вполне удовлетворитель­ ная. Наименьшую пластичность имеют сплавы на никелевой ос­ нове. При 550 и 600° С наибольшая деформационная способность наблюдается у перлитных и особенно высокохромистых мартен­ ситных сталей; из рассматриваемых аустенитных сталей наиболь­ шую пластичность имеет сталь 1Х16Н13М2Б (ЭИ680). При даль­ нейшем повышении температуры пластичность сплавов на никеле­ вой основе резко снижается до низких значений.

На рис. 24 показаны зоны с низкой деформационной способ­ ностью, области температур и скоростей деформации, обусловли­ вающих разрушение при относительном удлинении менее одного процента. У перлитных сталей 25Х1МФ (ЭИ 10) (см. рис. 24, а), 12Х1МФ и мартенситной 1Х12В2НМФ (ЭИ802) эта зона находится вне диапазона скоростей ползучести, применяемых в расчетах при использовании материала в конструкциях. У большинства аусте­ нитных сталей и особенно сплавов на никелевой основе зоны, в которых резко проявляется склонность материала к хрупким разрушениям, имеют широкий диапазон температур и скоростей ползучести, весьма вероятных в условиях их практической работы.

Значительно влияют на пластичность жаропрочных металлов присутствующие в их составе элементы, тормозящие диффузионные процессы; молибден смещает зону низкой деформационной спо­ собности в направлении более высоких температур. Это следует из сопоставления данных, полученных для сталей 1Х18Н9Т и 1Х16Н13М2Б (ЭИ680), сплавов ХН80Т (ЭИ437), ХН80ТБЮ (ЭИ607), со сплавами на никелевой основе, в состав которых вхо­ дит молибден; в первом случае смещение составляло 130° С, во втором 100° С.

Т А Б Л И Ц А 9

Деформационная способность некоторых жаропрочных металлов при высоких температурах (°С). Экстраполяция данных

*3 При 750° С за время до разрушения соответственно 103, 104, 106 ч деформационная способность сплава 0,2.