Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

Соблюдение этих соотношений длины и диаметра образцов позволяет сравнивать результаты определения относительного удлинения для различных металлов. Эти соотношения исполь­ зуют и при выборе размеров образцов с прямоугольным сечением. Иногда в производственных условиях не представляется возмож­ ным изготовить образцы с обычным соотношением /0 и d0, например, когда длина пробного припуска на испытываемой детали меньше необходимой, или требуется повторное испытание, а остаток припуска мал. В некоторых случаях и при достаточном запасе металла для изготовления стандартных образцов представляется необходимым провести испытания при иных значениях отношения l'Jdо., например при l0/d0 = 4, для сравнения с данными, приве­ денными в литературе применительно к таким образцам.

Для ориентировки в подобных случаях в табл. 2 даны опреде­ ленные по одной из существующих экспериментальных формул

Следует отметить, что относительное удлинение не является достаточно чувствительной характеристикой пластичности испы­ тываемого металла. Во многих технических условиях на металлы и полуфабрикаты, используемые в турбостроении, показатель относительного удлинения фигурирует лишь как факультативная характеристика.

Между тем правильное представление о пластичности металла, предназначаемого для ответственных деталей турбин, необходимо для оценки его пригодности не в меньшей мере, чем знание ха­ рактеристик прочности. Пластичность имеет важное значение при оценке возможного поведения металла в условиях неизбеж­ ных местных перенапряжений, концентрации напряжений и т. д. Будет ли металл способен рассредоточить, рассеять местное пере­ напряжение при некоторой практически безвредной пластической деформации, или это перенапряжение приведет к образованию трещины, ң разрушению детали — вот главный практический вопрос.

Более эффективным для оценки пластичности по сравнению с относительным удлинением является относительное сужение поперечного сечения образца при растяжении.

Относительное сужение после разрыва (ф в %) определяют как отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в наименьшем сечении шейки при разрыве к начальной площади

Величина относительного сужения характеризует наибольшую пластичность металла в условиях напряженного состояния в шейке. Она является столь же показательной для оценки пластичности металла, как и удлинение, которое характеризовало бы деформа­ цию у места разрыва, давая, таким образом, представление о мак­ симальных пластических свойствах металлов. Однако относи­ тельное удлинение при растяжении, определяемое обычными ме­ тодами, представляя собой сумму равномерной и сосредоточен­ ной деформации, не позволяет правильно судить о наибольшей пластичности металла. Преимущества, которые в этом смысле дает относительное сужение, позволяют считать его более суще­ ственной и надежной, чем относительное удлинение, характе­ ристикой пластичности металла.

Однако относительное сужение определить труднее, чем отно­ сительное удлинение, и результаты получаются менее точными. Часто сечение в месте разрыва представляет собой скорее овал, чем круг, абсолютная величина измеряемого диаметра сравни­ тельно мала, при значительном относительном сжатии этот диа­ метр может составлять 3—4 мм и менее (для обычного образца, имевшего начальный диаметр 10 мм). Эта величина будет еще меньше, если приходится использовать небольшие образцы, на-

20

пример диаметром 6 мм. Диаметр шейки измеряют штангенцир­ кулем на сложенных половинках разрушенного образца, поэтому ошибка при определении относительного сужения оказывается весьма значительной и обычно бывает большей, чем при определе­ нии относительного удлинения.

На образцах прямоугольного сечения в большинстве случаев вообще не представляется возможным определить относительное сужение, так как форма сечения при испытании на растяжение искажается.

Рассматривая характеристики, полученные при испытании на растяжение, убеждаемся, что они не дают достаточно полного

и обозначают SK в кгс/мм2. Величина SK обычно превышает <тв и тем больше, чем пластичнее испытываемый металл. Аналогич­ ным образом определяют истинный предел текучести. В практике контроля металлов, используемых в турбостроении, истинные характеристики прочности обычно не определяют.

Для исследования отдельных проблем, возникающих при про­ изводстве и эксплуатации турбин, используют метод микромеханических испытаний металлов на образцах малых сечений и раз­ меров. Этот метод позволяет изучать механические свойства ме­ таллов в сварных соединениях, в околошовных зонах, на участках поверхностной и химико-термической обработки и т. д. Рабочие диаметры образцов для микромеханических испытаний обычно составляют 0,8—2 мм. Формы и размеры таких образцов показаны на рис. 7. Испытания их проводят на особо точных машинах спе­ циальной конструкции.

Существенное значение имеет способ отбора проб для испыта­ ний механических свойств металлов. Пробы для таклх испытаний отбирают с учетом характера, величины и направления усилий, которые будут действовать на изделие в процессе эксплуатации, а также технологического процесса производства металлической

21

заготовки и связанной с этим неоднородности ее свойств в раз­ личных местах и направлениях.

Практический интерес представляет изыскание методов опре­ деления характеристик прочности и пластичности металлов (сгв, ат, б и ф) косвенным образом, без изготовления и испытаний образ­ цов. Исследователи, занятые этим вопросом, предложили раз­ личные методы косвенного определения указанных характе­ ристик.

Наиболее простым методом является ориентировочное опреде­ ление ав по твердости (по Бринеллю). Зависимость между этими величинами обычно выражают фор­

мулой

Н. Н. Давиденков и М. П. Марковец предложили определять значение предела прочности по формуле

сгв = 0,32HL — 16 кгс/мм2,

где HL — твердость, определяемая вдавливанием конуса, имею­ щего угол при вершине, равный 90°.

Значения предела прочности, определенные по такой формуле, оказались точнее, чем вычисленные по формуле, связывающей ав с твердостью по Бринеллю.

Предел текучести было предложено косвенно определять по радиусу а0 деформированного участка металла («наплыва»), коль­ цеобразно окружающего отпечаток от вдавливания в испытывае­ мый образец конуса с углом при вершине 90°. Предел текучести сгт определяют по формуле ат = р/(яаg), где Р — нагрузка в кгс,

под действием которой происходит вдавливание конуса. Описанный метод был проверен на сталях многих марок.

При этом были получены вполне удовлетворительные результаты: средняя погрешность при определении ат не превышала 4%.

22