Обычно высокопрочные стали и сплавы малопластичны и теряют прочность в месте сварки. Поэтому в последнее время привлек к себе внимание новый класс конструкционных сталей, а точнее, сплавов, получивших название «мартенсито-стареющие стали». После соответствующей обработки они имеют предел прочности на растяжение около 200— 240 кг/мм2 и, что очень важно, одновременно показывают значения поперечного сечения образца при растяжении около 30—50%. В закаленном состоянии эти сплавы весьма технологичны, а упрочнение (отпуск 450—500° С) относится к последним технологическим операциям.
Металловеды и конструкторы в дальнейшем будут все больше осваивать, особенно для новой техники, тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, хром, ниобий, ванадий и сплавы на их основе, так как они обладают уникальным комплексом прочности, пластичности, температуростойкости и многих физических свойств. Сплавы для работы при особо высоких температурах—1200°С и выше — без участия этих металлов вообще не могут быть разработаны [3, 27].
Эффект упрочнения твердого раствора прямо пропорционален разнице в атомных радиусах растворителя и растворяющейся добавки. Эта зависимость может быть выражена в виде упрочнения в функции от изменения параметра решетки. При очень высоких температурах первостепенное значение приобретает влияние легирующей добавки на температуру плавления металла—основы [3, 27, 73].
Установлено, что добавка углерода (до 0.15%) для образования мелкодисперсной упрочняющей фазы типа (Nb, Zr, W, Mo) С при минимальном содержании кислорода и азота позволяет путем применения термической обработки повысить долговечность ниобиевых сплавов при испытании на длительную прочность в15—20 раз [72]. В термообработанном состоянии предел 150-часовой длительной прочности при 1100° С для некоторых ниобиевых сплавов составляет 35 кг/мм2. Термообработка также весьма эффективна для сплавов на основе молибдена [74, 75].
Применение тех или иных видов термической обработки деталей для эффективного улучшения структуры и служебных свойствизделий и конструкций актуально для всех металлических материалов, для конструкций, станков, транспорта, газопроводов и т. д. из чугуна, стали, цветных, тугоплавких и легких сплавов [12-14]. В огромных масштабах народного хозяйства СССР широкое использование преимуществ термообработанных материалов может дать многомиллиардную экономию.
Следует также остановиться на так называемых «композитных (или комбинированных) материалах», которые теперь привлекают значительное внимание большого числа научно-исследовательских институтов. Композитные материалы могут быть созданы следующими путями: 1) армирование высокопрочными металлическими и неметаллическими (тугоплавкие окислы, в особенности окись алюминия) вязкой металлической матрицы; 2) армирование хрупкой матрицы относительно пластичными и высокопрочными волокнами; 3) создание многослойных материалов с чередующимися твердыми и мягкими слоями; 4) направленной кристаллизацией эвтектических структур методом замещения эвтектики [21,76]. Однако надо еще много работать, чтобы реализовать потенциальные возможности композитных материалов в конструкциях, так как «местом слабины» выступает граница раздела между металлическими и неметаллическими составляющими. К композитным материалам относятся также спеченные металлические порошки с мелкодисперсными включениями окиси алюминия (САП, СМП) или тория (ТД-никель). Могут быть сделаны также композитные материалы с особыми анизотропными электрическими свойствами — «электрические композиты», например, путем комбинации проводников (сверхпроводников) и изоляторов [77а].
Необходимо глубже изучить и шире использовать эффект резкого увеличения прочности материалов в очень тонких сечениях (нитевидные кристаллы, тонкие нити, ленты, торсионы, растяжки и т. п.). Причиной такого увеличения прочности является так называемый «масштабный фактор» и экстремальное отношение поверхностной энергии образца к его весу [50].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.