Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Величина эффекта облегчения пластической деформации твердого металла в жидком в условиях ползучести зависит так же, как и при других видах механических испытаний, от состава жидкого металла. При этом существенную роль могут играть как большие, так и малые количества примесей. Изменение химического состава жидкого металла приводит иногда к качественному изменению эффекта воздействия жидкого металла. На рис. 112 приведена зависимость отношения скоростей установившейся ползучести в жидком металле и в неактивной среде (аргоне) от состава жидкого металла для монокристаллов цинка, испытанных при температуре 350° С.
Видно, что в чистом свинце скорость ползучести цинка даже несколько меньше, чем в аргоне. Небольшие добавки олова к жидкому металлу вызывают увеличение скорости ползучести, и отношение скоростей становится больше единицы. Дальнейшее повышение концентрации олова в свинце сопровождается непрерывным ростом эффекта, который достигает максимальной величины в чистом олове. Такое действие второго компонента жидкометаллического раствора — олова — связано в данном случае с тем, что этот металл является поверхностно-активным по отношению к цинку, а свинец — нет.
Аналогично влиянию добавки олова к свинцу на скорость ползучести монокристаллов цинка действует также добавка висмута к свинцу при испытании на ползучесть поликристаллической меди. При этом характер изменения скорости установившейся ползучести и средней скорости на первом периоде подобен изменению величины поверхностной межфазовой энергии, происходящему при увеличении содержания висмута в свинце.
На величину скорости ползучести твердого металла в жидком оказывают влияние также некоторые неметаллические примеси. На рис. 113 приведена зависимость скорости установившейся ползучести стали марки ЭИ851 от напряжения при температуре 700° С. Испытания проведены одноосным растяжением трубчатых образцов с толщиной стенок 0,5 мм. Испытания в жидком металле (натрии) были изотермическими статическими. Использовался чистый натрий, содержащий около 0,01 вес.% O2 и загрязненный добавкой перекиси натрия из расчета 1 % O2 к весу натрия во внутренней полости образца. Рассмотрение рис. 113 показывает, что чистый натрий не влияет на скорость ползучести стали ЭИ854, а натрий с примесью кислорода вызывает ее увеличение, проявляющееся тем больше, чем нише напряжение и соответственно ниже абсолютная величина исходной скорости ползучести.
Влияние примеси кислорода в натрии на процесс ползучести металла не всегда выражается в увеличении его скорости, как в случае стали ЭИ851. Испытанием сплавов на никелевой основе марок ЭИ869 и ЭИ765 в натрии, сильно загрязненном кислородом (10% веса жидкого металла, находящегося в образце), установлено столь сильное изменение первичных кривых ползучести деформация — время, что на них невозможно выделить обычные три периода. Эти изменения возникли в результате химического взаимодействия сплавов с окисью натрия. При рассмотрении под микроскопом шлифов на внутренней поверхности образцов наблюдалась широкая зона сильно травящихся продуктов взаимодействия.
Ранее был описан эффект повышения длительной прочности сплавов ЭИ437А и ЭИ617 при температуре 1000° С и стали 1Х18Н9Т при 900° С в неочищенном натрии. Этот эффект является следствием диффузии в сплавы и сталь углерода и, по-видимому, азота, находившихся в натрии; образующийся в результате диффузии поверхностный слой обладает меньшей способностью к пластической деформации. Скорость ползучести образцов при испытании и неочищенном натрии была меньше скорости ползучести на воздухе и в чистом жидком металле. Уменьшение скорости ползучести является, таким образом, еще одним из проявлений действия примесей в жидком металле на и формирующийся твердый металл.