Файл: Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях..pdf

Необходимо отметить, что, в отличие от литейных сплавов, в де­ формируемых сплавах с уменьшением скорости растяжения наблю­ дается возрастание разрушающего напряжения и работы разру­ шения (табл. 16). Сравнение поведения сплава Д16 в естественно

и искусственно состаренных состояниях показало, что с уменьше­ нием скорости деформирования наблюдается рост разрушающего напряжения на 15—20%. Работа разрушения сплава после ис­ кусственного старения с уменьшением скорости деформирования возрастает незначительно, в то время как работа разрушения сплава после естественного старения возрастает в 1,5 раза. Необ­ ходимо заметить, что в сплаве после естественного старения работа разрушения при всех скоростях деформирования в 2—3 раза выше, чем после искусственного старения. Следовательно, не­ смотря на то, что при стандартных скоростях испытания сплав Д16 после искусственного старения имеет более высокие прочностные характеристики, чем после естественного старения, работоспособ­ ность сплава после естественного старения в условиях длительного действия больших растягивающих напряжений должна быть за­ метно выше, чем сплава после искусственного старения. Это под­ тверждается и практикой эксплуатации деталей из сплава Д16

втяжело нагруженных конструкциях.

Вгорячекатаном сплаве АМгб с замедлением скорости деформи­ рования наблюдается особенно значительное повышение работы разрушения (почти в 3 раза) при сохранении остальных прочност­ ных и пластических характеристик. Такое поведение деформируе­ мых сплавов связано, вероятно, с тем, что в отличие от литейных

7* 101

превращаются в зародышевые островершинные трещины, рас­ полагающиеся по границам зерен. Разрушение сплава наблюда­

Mg при локальной деформации около 1% и, следовательно, рас­ тягивающих напряжениях, близких к пределу текучести.

Аналогичное влияние пор и рыхлот на характер разрушения подтверждено также и при исследованиях литых сплавов систем

в литом металле приводит к образованию зародышевых трещин при деформировании и способствует понижению напряжения раз­ рушения и значительному уменьшению длительности жизни металла в условиях растягивающих нагрузок. В горячедеформированных полуфабрикатах из алюминиевых сплавов поры и рыхлоты отсутствуют, так как в процессе горячей деформации происходит их залечивание.

Шлаковые включения

Шлаковые включения в алюминиевых сплавах имеют различную природу образования [116].

При деформировании растяжением литого металла шлаковые включения ведут себя аналогично порам и рыхлотам и вызывают образование трещин при напряжениях порядка предела теку­ чести образца. Это вызвано тем, что шлаковые включения не имеют когерентной связи с матрицей и при остывании металла на гра­ нице металл—шлаковое включение образуются пустоты, по­ этому их влияние на характер разрушения аналогично действию пор и рыхлот. Наблюдения показали, что, например, шлаковое включение диаметром 0,9 мм в образце с сечением 16 мм? из сплава AI—2,2% Си—1,6% Mg при деформировании растяжением при тем­ пературе 20° снизило длительность жизни образца в 5 раз, на­ пряжение разрушения в 2 раза и среднюю деформацию в 4 раза.

В горячедеформированном сплаве шлаковые включения дро­ бятся и вытягиваются в строчки вдоль направления волокна (рис. 86, а). В отличие от пор и рыхлот шлаковые включения препятствуют залечиванию внутренних полостей металла при дефор­ мировании и сохраняются в деформированном металле.

Отрицательное влияние шлаковых включений в деформирован­ ных полуфабрикатах в условиях растягивающих напряжений уменьшается в связи с уменьшением абсолютных размеров части-

104

иАМгб. Испытание механиче­

ских свойств проводилось на плоскоразрывных нестандартных образцах шириной 110 мм с анализом излома в месте разруше­ ния на наличие шлаковых включений. Несмотря на то, что на­ личие в образце строчечных шлаковых включений приводит к раз­ рушению образца в месте расположения этих включений, при­ веденные в табл. 17 данные показывают что шлаковые включе­ ния в деформированных сплавах в отличие от литых благодаря своим незначительным размерам не оказывают заметного влияния на предел прочности и текучести и лишь незначительно снижают относительное удлинение испытываемых образцов.

Однако раскатанные строчки шлаковых включений в листах из алюминиево-магниевых сплавов могут приводить к образова­ нию опасных структурных неоднородностей, которые могут по­

в ней происходит адсорбция влаги. При сварке в этом месте воз­ никает пора (рис. 86, в), которая образуется водородом, выделя­ ющимся при взаимодействии нагретого металла с водой, адсорби­ рованной частицами шлаковых включений. Указанные поры могут иметь диаметр до 2—3 мм при толщине свариваемых листов 4— 5 мм и служить источником преждевременного разрушения.

Скопления избыточных металлических фаз

Одним из видов структурной неоднородности в сложнолетирован­ ных сплавах являются крупные включения тугоплавких метал­ лических соединений, которые могут образовываться при литье

105

крупногабаритных слитков и иметь размеры до 10—20 мм (рис. 87, а. Включения тугоплавких металлических соединений могут об­ разовываться в объеме расплава еще до попадания его в кристал­ лизатор или вырастать на донышке распределительной воронки, а затем срываться струей расплава и падать в слиток, о чем по­

лических частиц образуются трещины, которые распространя­ ются по границам зерен (рис. 87, б), так как температура горя­ чей деформации сплавов обычно выше эквикогезивной. Вид де­

что в процессе горячего деформирования эти скопления интерметаллидов дробятся и вытягиваются вдоль направления волокна, образуя при этом пучок трещин длиной до нескольких сотен миллиметров.

Этот дефект резко снижает прочностные и особенно пласти­ ческие свойства сплава (относительное удлинение практически падает до нуля) в направлении поперек волокна. При испытании же вдоль волокна изменений механических свойств металла не об­ наруживается.

106