- •1 Конструкційна міцність і шляхи її підвищення
- •1.1 Загальні положення
- •1.2 Конструкційна міцність матеріалів
- •1.2.1 Загальні положення
- •1.2.2 Механічні властивості та способи їх
- •1.3 Методи підвищення конструкційної
- •1.4 Залізовуглецеві сплави основні конструкційні
- •1.4.1 Загальні положення
- •1.4.2 Вуглецеві сталі
- •1.4.3 Чавуни
- •2 Термічна обробка
- •2.1 Загальні положення термічної обробки
- •2.2 Перетворення при нагріванні і охолоджуванні сталі
- •2.2.1 Утворення аустеніту при нагріванні
- •2.2.2 Перетворення аустеніту при охолоджуванні
- •2.2.3 Перетворення мартенситу при нагріванні
- •2.3 Види термічної обробки
- •2.3.1 Відпал
- •2.3.2 Гартування
- •Vкрит.- критична швидкість гартування
- •2.3.3 Відпуск
- •2.3.4 Дефекти термічної обробки
- •2.4 Поверхневе зміцнення
- •2.4.1 Загальні положення
- •2.4.2 Поверхневе гартування
- •2.4.2.1 Гартування з індукційним нагрівом
- •2.4.2.3 Поверхневе гартування в електролітах
- •2.4.2.4 Гартування з нагрівом лазерним променем
- •2.4.3 Хіміко-термічна обробка (хто)
- •3 Леговані сталі
- •3.1 Загальні положення
- •3.2 Конструкційні сталі
- •3.2.1 Сталі підвищеної оброблюваності
- •3.2.2 Низьковуглецеві сталі для цементації
- •3.2.3 Середньовуглецеві сталі для поліпшення
- •3.2.4 Ресорно-пружинні сталі
- •3.2.5 Підшипникові сталі
- •3.2.6 Високоміцні сталі
- •3.2.7 Зносостійкі сталі та сплави
- •3.3 Інструментальні сталі
- •3.3.1 Загальні положення
- •3.3.2 Сталі для різального інструменту
- •3.3.2.1 Вуглецеві і леговані інструментальні сталі
- •3.3.2.2 Швидкорізальні сталі
- •3.3.3 Штампові сталі
- •3.3.4 Сталі для вимірювальних інструментів
- •3.3.5 Тверді сплави
- •3.4 Спеціальні сталі
- •3.4.1 Корозійностійкі (нержавіючі) сталі
- •3.4.2 Жаростійкі сталі і сплави
- •3.4.3 Жароміцні сталі і сплави
- •3.4.4 Магнітні сталі і сплави
- •4 Кольорові метали і сплави
- •4.1 Алюміній і сплави на його основі
- •4.1.1 Загальна характеристика алюмінію
- •4.1.2 Алюмінієві сплави
- •4.2 Магній і сплави на його основі
- •4.2.1 Загальна характеристика магнію і його сплавів
- •4.2.2 Магнієві сплави, що деформуються
- •4.2.3 Ливарні магнієві сплави
- •4.3 Титан і сплави на його основі
- •4.3.1 Загальна характеристика титану і його сплавів
- •4.3.2 Промислові титанові сплави
- •4.4 Берилій і сплави на його основі
- •4.4.1 Властивості берилію
- •4.4.2 Берилієві сплави
- •4.5 Мідь і її сплави
- •4.5.1 Загальна характеристика міді і її сплавів
- •4.5.2 Латунь
- •4.5.3 Бронзи
- •Література
- •Курс лекцій з дисципліни
- •108/2007. Підп. До друку Формат 60х84/16.
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72
1.3 Методи підвищення конструкційної
міцності
Висока міцність і довговічність конструкцій при мінімальній масі і найбільшій надійності досягаються технологічними, металургійними і конструкторськими методами. Найбільшу ефективність мають технологічні та металургійні методи, метою яких є підвищення механічних властивостей і якості матеріалу.
Підвищення міцності при достатньому запасі пластичності і в'язкості веде до зниження матеріаломісткості конструкції і до певної міри до підвищення надійності і довговічності. Сучасні методи підвищення міцності засновані на отриманні такого структурного стану, який створював би максимальні утруднення пересуванню дислокацій, оскільки опір пластичної деформації залежить головним чином від легкості переміщення дислокацій. До цих методів відносяться легування, пластична деформація, термічна, термомеханічна і хіміко-термічна обробки.
Підвищення міцності вказаними методами засноване на ряду структурних чинників. Бар'єри у вигляді меж зерен або дисперсних частинок другої фази створюють перешкоди на шляху руху дислокацій, у зв'язку з чим потрібне додаткове підвищення напруг для їх просування, що сприяє зміцненню. Проте підвищення міцності, засноване на зменшенні рухливості дислокацій, супроводжується зниженням пластичності, в'язкості і тим самим надійності.
Проблема підвищення конструкційної міцності полягає не стільки в підвищенні міцних властивостей, скільки в тому, як при високій міцності забезпечити високий опір крихкому руйнуванню.
Подрібнення зерна, що досягається як металургійними способами, так і більшою мірою термічною обробкою приводить до зміцнення металів. Це пояснюється тим, що дислокація не може перейти межу зерна, оскільки в новому зерні площини ковзання не співпадають з площиною ковзання цієї дислокації. Подальша деформація продовжується в результаті виникнення нової дислокації в сусідньому зерні, тому, чим дрібніше зерно, тим вище міцність металу.
При цьому важливою є та обставина, що одночасно підвищується ударна в'язкість. Пояснюється це зменшенням розмірів зародкових тріщин і утрудненням їх розвитку, оскільки при переході від одного зерна до іншого тріщина міняє напрям, і опір руху збільшується.
Подрібнення зерна знижує поріг холодноламкості t50,оС, підвищує тріщиностійкість K1С і межу витривалості.
Надійнішій роботі високо навантажених деталей сприяє підвищення чистоти металу, пов'язане з видаленням шкідливих домішок. При рівній міцності чистіший метал володіє вищим опором в'язкому руйнуванню і нижчим порогом холодноламкості. Основною причиною окрихчування металу за наявності домішок упровадження є мала рухливість дислокацій. Це викликано, з одного боку, підвищеним опором ковзанню дислокацій у розчинів упровадження і, з другого боку, закріпленням дислокацій атмосферами з атомів упровадження. Через низьку рухливість дислокацій і відсутності мікропластичної деформації не відбувається релаксації напруг у вершини крихкої тріщини, чим і пояснюється низький опір розповсюдженню тріщин.
Конструкторські методи повинні забезпечувати відсутність глибоких канавок, галтелей малого радіусу й інших конструктивних надрізів, що є концентраторами напруг. Для зниження концентрації напруг необхідно передбачати локальне зміцнення для формування залишкових напруг стиснення.