расширения; AT -градиент температур; Е - модуль упругости, в данном случае наблюдаются равномерно распределенные по поперечному сечению стержня остаточные напряжения 1-го рода и соответствующие структуре сплава напряжения 2-го рода. При

2000

\ 1500 I

WOO 500

0,2 0, 0,6 0,8 f,0 7,2 Содершиие t/злерода, %

% бао

200

2 55

Г 2 5

Материал

Рис. I.I2. Сопротивление термической усталости материалов, применяемых для изготовления колосников тележек ot5жигoвыx и агломерационных машин, при испытании по режимам / Umnax~ -80(У С, охлаждение в воде) и (цтах охлаждение на воздухе):

/~Х28Л; 2-20X17; 5 -перлитный чугун; 4 - ферритный чугун; 5 - высокохромистый чугун

Рис. 1.9. Влияние содержания углерода в стали яа ее сопротивление термической усталости при максимальных температурах цикла ц; ах*

600 \ 600

Ш200

/ - 850; 2 - 700; 5 - 600; 4 - 400

Парка стали

Рис. 1.10. Сопротивление термической усталости сталей при HcnHfaHHH по режимам / (цах * -750 С, охлаждение в воде) и (цтахбО С, охлаждение на воздухе):

rf-6XC; 2 -6XB2C; 3 - 40X9C2; 4-65; 5 - ЗХ2Б8Ф; 5~5ХНМ; 7 - 40X10C2M; 5 - 35XM

I 600

/- jpa стада

Рис. 1.11. Сопротивление термической усталости -сталей, применяемых для изготовления корпусов и надставок тележек обжиговых и агломерацион- ых машин, при испытании по рекимам / (/цтах охлаждение в воде) и (цтах 800°С, охлаждение на воздухе):

7 - 12Х18Н10ТЛ; 2-12X18HI0T; 5-15ХМЛ; 4-15XM; 5 - 40Х6С2МЛ; 5-40Х6С2М; 7-40Х10С2МЛ; S -40X10C2M

неравномерном нагреве - охлаждении свободного образца за счет создания градиента температур АГ - происходит внутренняя компенсация напряжений, т.е. термические напряжения уравновешиваются не на опорах, а в самом материале стержня. Распре-

Яаплабленный материал

Рис. 1.13. Сопротивление термической усталости наплавленных образцов, испытанных в условиях, имитирующих температурные условия эксплуатации деталей загрузочных устройств доменных печей цд-500-С, охлаждение на воздухе):

/ - сталь 35; 2 - ЗОХГСА; 5-ЗХ2В8Ф; 4-Х12ВФ; 5 -У15Х17Н2; 5-110Г13; 7 -Х20Н10Г6; В - 12X18H9T; Р-20X13; /а - У20Х17Т; - сплав сормайт 1; /2-сормайт 2; /5 -сталинит; /4- Т-590; /5 - 7-620; /5 - Т-540

7000 900

% 500 500

300 200 100

марка стали

Рис. 1.14 Сопротивление термической усталости образцов, испытанных в условиях, имитирующих условия работы хобота завалочной машины; испытания проводились по режимам / (нагрев 90 с, охлаждение 30 с на воздухе) и (нагрев 90 с, охлаждение 90 с в воде):

/ - сталь 25; 2 - 45; 5 - 65; 4 -20Х; 5 - 40Х; 5 -ЗОХГСА; 7 - 38ХГН; 5-37ХНЗА; 5 - 6ХС; 10 - 6ХВ2С

300 -200 -

300 200 100

700у 600 500\ Ш

300 У-200

400 300 200

то г

ЮООУгл

800 700 600 500

1611

материал

Рис. 1.15. Сопротивление термической усталости валковых материалов при испытаниях по режимам /-V/ (применительно к валкам трехвалкового листового стана, см. табл. 1.5):

/ - сталь 50; 2 -50ХН; 5 -60ХГ; # -ЗОХГСА; 5 -серый чугун на ферритной основе; 5 -серый чугун на перлитной основе; 7 -хромистый чугун, модифицированный магнием; 5 -хромистый чугун со сквозным отбелом; Р - наплавленный слой ЗОХГСА; /О - наплавленный слой 12Х18Н10Т;

- наплавленный слой ЗХ2В8Ф

800 700 \ SO О %300

Материал

Рис. Мб. Сопротивление термической усталости образцов, имитирующих валки стана 120, при испытаниях по режимам (см. табл. 1.5):

/ - сталь 45; 2 - ЗОХГСА; 5 - 50ХН; 4 - 60ХГ; 5 - 38ХГН; 5 - 6ХС; 7-6ХВ2С; ~5ХНМ; Р-ЗХ2В8Ф

700 600 300

300 200 100

\15\16

\10\11\

\12\ф

1б\17\

Материал

Рис. 1.17. Сопротивление термической усталости материалов для проводок прокатных станов при испытании по режимам / (нагрев 30 с, охлаждение 20 с в воде) и (нагрев 30 с, охлаждение 20 с

на воздухе).

/ - сталь 15 цементированная; 2 - сталь 15 цементированная и закаленная; 3 - сталь 15 цементированная, закаленная и хромированная; 4 - сталь 20Х цементированная; 5 - сталь 20Х цементированная и закаленная; 5 -сталь 20Х цементированная, закаленная и хромированная; 7 - сталь 45 закаленная; 5 -сталь 45 закаленная и хромированная; Р -сталь 37ХНЗА закаленная; 10 - сталь 37ХНЗА закаленная и хромированная; - сталь ЗОХГСА закаленная; 12 - сталь ЗОХГСА закаленная и хромированная: 13 - сталь 12Х18Н9Т закаленная; 14 - сталь 40Х9С2 закаленная; /5- ферритный чугун; /5 - перлитный чугун; /7 - низколегированный чугун; /5 - высокохромистый чугун

деление остаточных напряжений в материале изделия в этом случае неравномерно. Поверхностные слои монокристаллов подвергаются сложной локальной деформадии; блоки поворачиваются на различные углы, изгибаются в разных плоскостях и направ-

характер. Сказанное свидетельствует о нелинейной зависимости термических напряжений 1-го и 2-го рода от температуры и температурных градиентов.

На практике многие детали имеют обычно и жесткое крепление и значительные гра-

600 г

У7А \50rZ

6ХВ2С

5ХНМ

ЗХ2ВвФ

% 800 600

/ 2 3

/ООО -800 -

600\ ~ f Z J

1/7А \50Г2 6ХС 6ХВ2С\5ХНМ\ЗХ2В8Ф Норка стали Ш

50Г2

1 2 J

1 2 J

8ХВ2С 5ХНМ

ЗХ2В8Ф

2600 2Ш 2200 2000

то шо

-12 5

У7А 50Гг 6ХС 6ХВ2С 5ХНМ 5Х2В8Ф

Map па стали

200 /SO

/00 50

J50

50Г2

65Г I 50Г2

/арка стали

Рис. 1.18. Сопротивление термической усталости сталей для ножей горячей резки, подвергнутых отжигу (/), закалке и отпуску при температуре 400 С (2) и закалке и отпуску при температуре 600° С (3), при испытании по режимам / (850° С), (700° С), / (500° С) и IV (400° С). Охлаждающая среда при испытаниях - вода

Рис. 1.19. Сопротивление термической усталости сталей для пил горячей резки, подвергнутых различной термической обработке:

1 - отжигу; 2 - газопламенной закалке; 5 - газопламенной закалке с последующим отпуском; 4-высокочастотной закалке; 5 - высокочастотной закалке с последующим отпуском; 5 - электродно-контактной закалке; / - охлаждение в процессе испытаний в воде; - то же, на воздухе. Максимальная температура цикла

цтах

=800° С

лениях и монокристаллы дробятся. Эти изменения вызываются пластической деформацией при действии соответствующих термических напряжений.

Напряжения 2-го рода возникают при изменении температуры и приложении напряжений 1-го рода вследствие следующих факторов: неоднородности материала, вызывающей различия в коэффициентах термического расширения отдельных кристаллов и фаз; неодинаковой зависимости £ и а от температуры у отдельных зерен; различной ориентации зерен, препятствующей свободному изменению размеров отдельных зерен при повышении и понижении температуры; субмикроскопической (мозаичной) неоднородности в кристаллах. Распределение напряжений 2-го рода в микрообъемах в большинстве случаев носит статистический

диенты температур. Поэтому практический интерес представляют суммарные остаточные напряжения, возбуждаемые в деталях обоими рассмотренными способами.

Сопротивление термической усталости, помимо условий эксплуатации деталей (максимальная температура цикла, температурный градиент и др.), зависит от теп-лофизических свойств материалов. К их числу следует в первую очередь отнести химический состав, определяющий теплопроводность и другие физические свойства; условия термической обработки, определяющие структурное состояние материала; наклеп, определяющий напряженное состояние исследуемого объекта, и т. д.

Влияние химического состава, условий термической обработки, структурного состояния, вида заготовки (поковка, литье).