4 ВПЛИВ СТРУКТУРИ НА ЖАРОМІЦНІСТЬ РЕАЛЬНИХ СТОПІВ

Реальна оцінка жароміцності матеріалу повинна враховувати зміни структури, що відбуваються при експлуатації, як в середині де­талей так і в поверхневих шарах. Характер цих змін залежить від скла­ду матеріалу, обробки, напруження, температури. Тобто висока стабі­льність структури в умовах одночасного впливу температури та на­пружень має забезпечуватися розробкою складів сплавів та технологі­єю обробки. Жароміцний сплав повинен характеризуватися:

— високим рівнем сил міжатомного зв'язку, що визначає високе значення енергії активації процесу початку переміщення дислокацій;

— особливою тонкою субмікроскопічною неоднорідністю будо­ви, що забезпечує ефективне гальмування дислокацій;

— зміцненим станом примежових ділянок, що перешкоджає розвитку ковзання в цих об' ємах зерна, це є важливим в умовах висо­котемпературної повзучості;

— стабільністю будови сплаву в умовах дії температур та на­пружень, це досягають гальмуванням дифузійних процесів, зміною сил міжатомного зв' язку при легуванні;

Ці основні підходи визначають особливості будови жароміцних металевих сплавів.

Визначальним фактором, що впливає на жароміцність, є сили міжатомного зв'язку. Міцність цього зв'язку в сплаві характеризують наступні константи: температура плавлення; енергія зв' язку (відпові­дає теплоті сублімації); середньоквадратичне відхилення атомів від рі­вноважного внаслідок теплових коливаннях при певній температурі; енергія активації дифузії та самодифузії; значення модуля пружності, коефіцієнт термічного розширення.

Тонка субмікроскопічна неоднорідність будови характеризується не лише певною густиною та розподілом дислокацій але й концентра­ційними флуктуаціями, впорядкуванням, дисперсністю вторинних фаз,обсягом межових поверхонь. У випадку деформовних жароміцних сплавів субмікроскопічна структура утворюється внаслідок дисперсій­ного твердіння. В литих жароміцних сплавах (за Бочваром) високий опір деформації та руйнуванню в робочих умовах досягається за умови присутності в структурі достатньо розгалуженої (дендритної) надлиш­кової фази. Зміцнений стан литих та деформовних жароміцних сплавів пов'язано з певною гетерогенізацією структури. Зважаючи на метаста­більний стан сформованої структури при експлуатації слід загальмувати дифузійні процеси. Відносна стабільність будови може бути досягнута якщо основою сплаву є твердий розчин, що не має перетворень в інтер­валі температур використання сплаву. Склад твердого розчину повинен забезпечувати високу температуру рекристалізації, ускладнювати дифу­зію. В сучасних жароміцних сплавах обов' язково присутні вторинні фа­зи. Між ними та матрицею виникає поверхня розділу, виникають ви­кривлення граток. На поверхні розділу та перехідних ділянках концент­руються атоми домішок, що певним чином впливають на процеси, що мають місце при експлуатації. Частинки вторинних фаз після певної об­робки (гартування + старіння) мають бути дисперсними, відстань між ними повинна бути оптимальною для гальмування дислокацій. Така структура повинна мати достатню стійкість, потрібно щоб зміцнюваль­на фаза мала складну гратку, твердий розчин повинен бути високолего-ваним. За розрахунками Мотта, критична відстань, що відповідає мак­симальному зміцненню, складає приблизно 100 атомних діаметрів. Із зростанням відстані між частинками напруження, що потрібне для по­долання дислокаціями перешкоди у вигляді частинок зменшується.

Стабільність будови жароміцних сплавів при визначених темпе­ратурах та напруженнях може бути забезпечена в тому випадку якщо в цих сплавах загальмовані процеси дифузії. Відомий факт переважної дифузії в примежових об' ємах. Бокштейном С.З. встановлено, що мік-ролегування здатне змінювати швидкість процесів дифузії в об' ємі та за межами зерен. Наприклад, бор (0,01%) при відносно низьких темпе­ратурах (700° С) помітно знижує дифузію олова за межами зерен в чи­стому нікелі та в сплаві типу №топіс-80. Енергія активації дифузії за межами при цьому зростає.