Cтраница 3
Во время термоциклирования под нагрузкой имеет место прямолинейная зависимость деформации за цикл от приложенных напряжений. Подобная связь установлена в работах [ 293, 3041 в широком интервале нагрузок при термоциклировании железа и стали. Длительность термоцикла в указанных работах измерялась десятками минут и авторы работ [293, 304] отмечают большую роль явления сверхпластичности в необратимом формоизменении стали при термоциклировании, сопровождающемся полиморфными превращениями. [31]
Обычно предполагается, что в определенных геологических и климатических условиях выполнение полной системы действующих официальных нормативных требований гарантирует безопасность эксплуатации различных, в том числе высоконадежных, систем и, в частности, АС. Так, прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок регламентирована Нормами расчета ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы включают: данные по физико-механическим свойствам конструкционных материалов и параметрам типовых узлов, деталей и конструкций; расчет на длительную циклическую, вибрационную прочность, пластичность, ползучесть и сейсмостойкость; ограничения по необратимым формоизменениям в условиях нейтронного облучения, данные по технологическим прибавкам. [32]
Таким образом, волокнистые композиционные материалы на нихромовой основе с вольфрамовыми или молибденовыми волокнами являются перспективным материалом для изготовления деталей, подвергающихся высокотемпературному нагреву, механической нагрузке и окислительному воздействию среды. Однако во время периодических нагревов в этих материалах возникают термические напряжения, обусловленные неравномерным распределением температур и различием коэффициентов термического расширения волокна и матрицы. Вследствие развития диффузионных процессов в них происходят структурные и фазовые превращения: образуются интерметаллидные фазы, растворяются и рекристаллизуют упрочняющие волокна, возникают трещины и др. Результатом релаксации напряжений, развития структурных и фазовых превращений может явиться и необратимое формоизменение деталей, ухудшение эксплуатационных характеристик их и др. Ниже изложены результаты выполненного автором совместно с Ф. П. Банасом и Е. В. Яковлевой исследования необратимого формоизменения композиционных материалов. [33]
Таким образом, волокнистые композиционные материалы на нихромовой основе с вольфрамовыми или молибденовыми волокнами являются перспективным материалом для изготовления деталей, подвергающихся высокотемпературному нагреву, механической нагрузке и окислительному воздействию среды. Однако во время периодических нагревов в этих материалах возникают термические напряжения, обусловленные неравномерным распределением температур и различием коэффициентов термического расширения волокна и матрицы. Вследствие развития диффузионных процессов в них происходят структурные и фазовые превращения: образуются интерметаллидные фазы, растворяются и рекристаллизуют упрочняющие волокна, возникают трещины и др. Результатом релаксации напряжений, развития структурных и фазовых превращений может явиться и необратимое формоизменение деталей, ухудшение эксплуатационных характеристик их и др. Ниже изложены результаты выполненного автором совместно с Ф. П. Банасом и Е. В. Яковлевой исследования необратимого формоизменения композиционных материалов. [34]
Снижение сопротивления пластической деформации в момент перекристаллизации играет большую роль в формоизменении химически неоднородных материалов при термоциклировании. В этих условиях отклонение состава приповерхностных участков от среднего, обусловленное обезуглероживанием, цементацией или поверхностным легированием, может служить причиной размерной нестабильности стали при теплосменах даже в условиях равномерного изменения температуры. Отсутствие полиморфизма, однако, не является достаточным для того, чтобы неоднородные материалы не приобретали остаточных изменений размеров в результате равномерных периодических нагревов. Необратимое формоизменение происходит и в случае большого различия коэффициентов термического расширения элементов сложного по структуре материала, как это имеет место, например, в жаропрочных волокнистых композициях. [35]
Несмотря на высокие скорости нагрева и охлаждения ( примерно 25 град / сек), образцы стали независимо от содержания углерода ( 0 1 - 0 8 %) и формы ( лента или круглая проволока) сохраняли свои размеры. Для заметного формоизменения были необходимы большие температурные градиенты в образцах. Иначе остаточное формоизменение невелико и можно ожидать обратимости дилатометрических кривых нагрева и охлаждения стали. Для образцов технических железоуглеродистых сплавов наличие температурных градиентов не является необходимым условием необратимого формоизменения при термоцик-лировании. Неодновременность полиморфных превращений в образце может быть связана не только с температурными градиентами, но и с химической и структурной неоднородностью. Зарождению фаз способствуют неметаллические включения, свободные поверхности, несплошности, границы зерен. Эффективна и ликвация примесей, смещающих температурный интервал полиморфных превращений. [36]
Литые образцы мало изменяли свои размеры, горячедеформированные - сильно. В зависимости от того как вырезанный образен ориентирован относительно направления деформации, при термоциклах длина его увеличивалась или уменьшалась. Коэффициент роста составлял приблизительно 0 1 %, и наблюдалась относительная независимость его от числа циклов. Приведенные в работе [324] данные свидетельствуют о том, что при термоциклировании технических сталей возникают факторы, действие которых перекрывает эффект температурных градиентов. Причины необратимого формоизменения деформированной стали в указанной работе не обсуждаются, возможно, они связаны с текстурой и химической неоднородностью образцов. [37]