3.7. Влияние температуры, радиоактивного облучения и темообработки на механические свойства материалов

Приведенные выше экспериментальные данные были получены при так называемой комнатной температуре (20⁰С). Однако многие детали и оборудование работают при весьма высоких температурах (газовые турбины, паровые котлы, двигатели внутреннего сгорания). Холодильное оборудование, емкости для хранения различных газов в сжиженном состоянии наоборот работают при низких температурах.

Для большинства материалов характеристики прочности () при повышении температуры уменьшаются, а при понижении температуры увеличиваются. Характеристики же пластичности (и) наоборот, с повышением температурв увеличиваются, а с понижением температуры уменьшаются. С ростом температуры уменьшается модуль упругостии увеличивается коэффициент Пуассона, при понижении температуры наблюдается обратное явление. На рис.3.9 приведены графики зависимости от температуры характеристик прочности(Рис.3.9,а), характеристик пластичностии(Рис.3.9.б) и физических констант для малоуглеродистой пластической стали.

Рис.3.9

На графиках отмечаются некоторые особенности поведения предела прочности . Вначале предел прочности растет с увеличением температуры, затем резко уменьшается. То же самое можно сказать о поведении характеристик пластичностии. Вначале с повышением температуры они уменьшаются, а затем начинают при температуре~ 300⁰C увеличиваться.

Характеристики пластичности у некоторых цветных металлов (меди, латуни, никеля) уменьшаются, а у других (алюминия, магния ) увеличиваются. При охладжении наблюдается обратное явление.

Нагревание пластмасс приводит к быстрому падению их предела прочности. При охлаждении этих материалов они становятся очень хрупкими, их характеристики пластичности уменьшаются.

Радиоактивное облучение повышает предел прочности и особенно предел текучестиметаллов и уменьшает характеристики пластичности, т.е. облучение по своему влиянию на прочностные характеристики и характеристики пластичности аналогично понижению температуры.

Механические характеристики прочности и пластичности металлов можно изменить, применяя термообработку, состоящую из определенных режимов нагревания и охлаждения, при которых меняется структура металлов.

К числу важнейших видов термообработки стали относятся отжиг, закалка и отпуск.

Отжиг стали производят для снятия начальных внутренних напряжений, вызванных холодной обработкой. Для этого сталь нагревают до некоторой определенной температуры, выдерживают при этой температуре длительное время, после чего медленно охлаждают. В результате снижаются прочностные характеристики и увеличиваются характеристики пластичности.

Закалка производится для увеличения твердости стали. Для закалки сталь, нагретую до некоторой определенной температуры, быстро охлаждают в воде или масле. После закалки у стали повышаются прочностные характеристики, но она становится менее пластичной.

Отпуск стали производят для увеличения ее пластичности после закалки. Для этого закаленную сталь нагревают с некоторой скоростью и выдерживают при определенной температуре. Это приводит к увеличению характеристик пластичности стали при некотором снижении ее прочности.