Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Температура относится к числу факторов, оказывающих существенное влияние на величину изменения механических свойств твердых металлов под действием жидких. Более того, при определенной температуре это действие вообще не проявляется.
Опыты, проведенные на монокристаллах, покрытых топким слоем жидкого металла, показали, что обычно их прочность и пластичность восстанавливаются при повышении температуры и начиная с некоторого ее значения механические свойства покрытых и непокрытых образцов одинаковы. На рис. 77 приведена зависимость истинного предела прочности и удлинения при разрыве от температуры для чистых и с ртутным покрытием монокристаллов олова. Видно, что воздействие ртути происходит начиная с температуры ее плавления. В интервале от -40 до -20° С образцы, покрытые ртутью, разрушаются при низких, примерно одинаковых, значениях относительного удлинения. При более высокой температуре пластичность этих образцов увеличивается и начиная с 20° С становится такой же, как у образцов без покрытия. Если же судить о влиянии температуры по изменению истинного предела прочности, то эффект воздействия жидкометаллической среды непрерывно уменьшается с повышением температуры от -40 до +20° С. Следует подчеркнуть, что исчезновение эффекта влияния жидкого металла при повышении температуры не вызвано его испарением, так как эффект был обратимым, т. е. он восстанавливался при охлаждении образца.
Установлено, что воздействие жидкой ртути на монокристаллы цинка характеризуется такой же температурной зависимостью, как и описанное выше воздействие ртути на олово. Влияние жидкого металла на цинк исчезало при температуре более 150° С. Восстановление присущих этому материалу свойств происходило в температурном интервале 110/160° С, причем характер разрушения монокристаллов изменялся от хрупкого, с зеркальным сколом по плоскости базиса, до пластичного при удлинении до нескольких сотен процентов, с ярко выраженной местной деформацией.
Опыты с монокристаллами цинка и кадмия, имевшими оловянное поверхностное покрытие, выявили иную температурную зависимость влияния жидкометаллической среды. В этом случае с повышением температуры непрерывно увеличивалось влияние жидкого металла на прочность и пластичность монокристаллов. О степени этого влияния можно судить по диаграммам растяжения цинка, приведенным на рис. 72.
Испытания поликристаллических металлов в жидкометаллической среде при различной температуре показали, что закономерности влияния температуры такие же, как и в опытах с монокристаллами. Г.Ф. Косогов и В.И. Лихтман исследовали температурную зависимость эффекта воздействия жидкого олова и свинца на прочность и пластичность при растяжении со скоростью 1,25 мм/мин углеродистых сталей, содержащих от 0,05 до 1,10% С. Ими установлено, что жидкие металлы вызывают снижение прочности и пластичности сталей в определенном интервале температур, расположенном выше температуры плавления среды. Опыты показали, что эффект снижения прочности и пластичности максимален при некоторой температуре, которая чем больше, тем выше содержание углерода в стали (рис. 78). Соответственно увеличивается и температурный интервал, в котором обнаруживается влияние жидкого металла. Например, при содержании углерода 0,05% температурный интервал влиянии олова находится в пределах от 200 до 400° С, а у стали с 4,08% С нижняя граница интервала та же, а верхняя доходит до 600° С. Аналогичную зависимость эффекта и влияния жидкого олова на механические свойства сталей от температуры испытания наблюдал также В.Г. Марков.
В работе приводятся результаты исследования механических свойств при растяжении со скоростью 16% в минуту армко-железа и сталей при различных температурах. Были применены покрытия образцов жидкими Cd, Sn и Zn. Установлено, что влияние жидких металлов на армко-железо, углеродистые и низколегированные стали обнаруживается в некотором интервале температур, ограниченном снизу температурой плавления покрытия; верхняя температурная граница зависит от марки стали и режима ее термической обработки и отличается для разных жидкометаллических покрытий. Аустенитные стали 1Х18Н9Т и ЭИ878 с цинковым покрытием обнаружили, в отличие от указанных выше сталей, непрерывное увеличение влияния жидкого металла с ростом температуры (рис. 79).
Непрерывное усиление влияния жидкого металла с повышением температуры наблюдали Я. М. Потак и И. М. Щеглаков. В табл. 38 представлены результаты проведенных ими испытаний сталей 30ХГСА и ЭИ388 в жидком олове. Видно, что сталь 30ХГСА после закалки и отпуска при повышении температуры испытания в жидком олове от 270/280 до 400° С становится совершенно хрупким материалом, разрушающимся без пластической деформации, тогда как при 400° С на воздухе она имеет относительное удлинение 13,2% и относительное сужение 36,7%. Сталь 30ХГСА после отжига не подвержена влиянию олова при 270/280° С, т. е. при температуре немного большей температуры плавления покрытии. Увеличение температуры испытания привело к значительному снижению ее прочности и пластичности, так что при 500° С отожженная сталь 30ХГСА с оловянным покрытием стала хрупким материалом (относительное удлинение 2%, относительное сужение 6%). Подобные результаты, выразившиеся в непрерывном увеличении эффекта влияния жидких металлов на прочностные и пластические свойства материалов при увеличении температуры испытания, получены также в работах.
Таким образом, температурная зависимость влияния жидких их металлов на механические свойства моно- и поликристаллических металлов одинакова и имеет две формы проявления. В одном случае эффект имеет низко- и высокотемпературную границы, во втором — только низкотемпературную границу и непрерывно увеличивается с ростом температуры.