Лекции - Новые материалы

Подождите немного. Документ загружается.

выделения ликвационных примесей. Этому способствует контактный теплообмен, давление

на растущий кристалл и вибрация.

На термическое переохлаждение влияет также конвективное перемещение потоков

жидкого металла вдоль границы затвердевания. Величина термического переохлаждения

зависит от температурного градиента перед границей затвердевания С

и толщиной

пограничного слоя:

∆Т

= С

где С

– температурный градиент, С

; δ

– тепловой пограничный слой;

;

δ = λ

- коэффициент теплопроводности жидкого металла; R

, P

– критерии

Рейнольдса и Грандтля.

7.1.2. Концентрационное переохлаждение сплавов.

Выделение в процессе кристаллизации на поверхности кристаллов растворимых

примесей, имеющих низкую теплопроводность и др. теплофизические свойства, отличные

от основного металла, может существенно менять механизм кристаллизации сплавов. После

образования центров кристаллизации низкотеплопроводный ликвационный слой

растворимый примесей может блокировать выделение и отвод тепла кристаллизации и

способность более интенсивной от окружающего их расплава передаче тепла к стенке

формы. При этом происходит более быстрое охлаждение жидкой фазы, и создаются условия

для возникновения перед границей затвердевания отрицательного температурного

градиента.

В таких условиях скорость роста первичных кристаллов уменьшается или вообще

прекращается, а в расплаве появляются новые центры кристаллизации и измельчение

первичной структуры литого металла. При этом переохлаждение достигает значения:

∆Т

= ∆Т

+ ∆Т

где ∆Т

– переохлаждение вследствие развития отрицательного температурного

градиента.

Теплопередача от растущего дендрита через слой ликватов изменяется при наличии

поверхностно-активных растворимых примесей в расплаве.

7.1.3. Перераспределение переохлаждений в объеме затвердевающего

металлического расплава

При затвердевании реальных отливок и заготовок любой процесс переохлаждения

находится в динамическом состоянии. Равномерность распределения нарушается с

развитием конвективных потоков и при внешних воздействиях на металл. Этим и

отличаются законы технологической кристаллизации от классических представлений.

К наиболее эффективным средствам, влияющим на величину переохлаждения и

кристаллическую структуру литья, относятся контактный теплообмен, давление, ускоренное

охлаждение инструментальных сталей в медной водоохлаждаемой форме, измельчение

дендритной структуры методом газоимпульсного перемешивания и вибрации.

7.2. Влияние давления и перемешивания расплава на кристаллическую структуру

литья

Несмотря на положительные результаты, получаемые при литье цветных сплавов под

давлением, изготовление отливок из железоуглеродистых сплавов пока не получило

широкого применения из-за отсутствия высокостойких камер прессования и огнеупорных

труб для подачи металла в формы.

Принцип выжимания жидкой стали, находящейся в приемной камере,

непосредственно в литейную форму.

Схема разливки стали под давлением

Стержень литейной формы может быть из графитового, металлического и песчаного

материала.

Основные преимущества способа литья под давлением:

-увеличение продолжительности контакта теплообмена до образования зазора;

-отливка уплотняется в процессе затвердевания.

Интенсивность теплопередачи увеличивается в 5 раз по сравнению с обычным

теплообменом без давления (от 1908 до 380 Вт/м

К) при затвердевании кольцевой отливки

толщиной 22 мм из стали 15 Л (табл. 7.1).

Таблица 7.1 – Механические свойства литой структуры стали 15 Л

, МПа σ

, МПа δ, % Ψ, %

Свободная 395 188 30,0 51,7

Под давлением 575 359 25,1 41,6

ГОСТ 400 200 24,0 35,0

Отливают под давлением детали из стали и чугуна (цилиндры двигателей, среднего и

крупного литья, рабочие колеса ∅650 нм)

7.2.1. Медный водоохлаждаемый кокиль

Повышение механических свойств литого металла можно получить не только за счет

давления, но и др. методами организации интенсивного теплоотвода от затвердевающего

расплава. Например, новый технологический процесс изготовления отливок из

инструментальных сталей в водоохлаждаемой медной литейной форме. Скорость

охлаждения 10

…

С/с. При этом формируется высокодисперсная структура с

минимальной ликвацией, подавляется выделение НВ и избыточных фаз, фиксирования в

твердом растворе примесей, легирующих элементов и углерода, создаются условия для

мартенситного превращения.

Исследование параметров кристаллизации стали Р6М5Л, охлаждаемой со скоростью

10…10

с/с, показано, что дисперсность структуры поверхностных слоев при увеличении

скорости от 10 до 10

с/с повышается в 3…5 раз, а при С

тохл

=10

с/с в 4÷6

раз. Расстояние

между осями дендритов второго порядка в поверхностных слоях (10

с/с) отличается в 7

раз (от 0,035 мм при обычных условиях отливки до 0,005 мм в медный водоохлаждаемый

кокиль). В центре отливки эта разница составляет 2,5 раза. Измельчение первичной

структуры этой стали обеспечивает повышение ресурса работы фрез в 2…3 раза, зенкеров в

3…5 раз.

Высокая дисперсность структурных составляющих, снижение карбидной

неоднородности и высокая твердость при затвердевании инструментальных сталей

обеспечиваются без последующей высокотемпературной закалки. Это приводит к

коренному изменению технологии производства штампового инструмента, в том числе для

горячей прошивки (твердость, ударная вязкость, теплостойкость выше, чем для

аналогичного инструмента из проката), бурового оборудования, режущего инструмента,

износостойкого дробильно-размольного оборудования и др.

Т.е. свойства литого металла выше, чем деформируемого.

7.2.2. Газоимпульсная обработка стали (перемешивание)

Сущность этого способа состоит в периодическом вакуумном всасывании металла и

последующем выталкивании его через огнеупорный металлопровод в полость отливки.

Использование в кристаллизаторе МНЛЗ МК «Азовсталь».

Преимущества:

- снижается количество дефектов макроструктуры, осевая зона, расслой листового

проката;

- увеличение ширины корковой зоны мелких равноосных кристаллов в два раза. Зона

столбчатых дендритов и длина осей дендритов уменьшается на 10…35 мм;

- ударная вязкость листового проката увеличивается на 10…20 % (котельная сталь).

Улучшение структуры (табл.7.2) и свойств объясняется смыванием с границ

затвердевания мелких кристалликов и ликватов, поступающих в лунку затвердевшего

металла непрерывно вытягиваемой из кристаллизатора заготовки.

Главное преимущество газоимпульсной обработки - это уплотнение осевых объемов

литой заготовки и устранение усадочной рыхлости и пористости, вызывающей расслой при

прокатке слябов. Это вместо электромагнитного перемешивания, которое очень дорогое.

Таблица 7.2 Оценка макроструктуры слитков

Усадочная

раковина, мм

Столб

чатые

дендр

иты

Зона

дефекто

дендрит

ов

Осевая

химич.

неоднор

одность

Точечная

неоднород

ность

Осевая

рыхлость

Осевая

трещина

сравните

льный

300 50 25

3,2÷2,5

1,0-0,5 2,5…2,0 2

опытный

(после

обработк

газоимпу

льсом)

150 25 180

2,5÷1,5

0,5 1,5 0

7.2.3. Влияние упругих колебаний на измельчение кристаллической структуры литья

Рост тончайших ветвей дендрита второго порядка происходит в окружающей его

жидкой фазе. Между вершинами этих ветвей дендритная структура в достаточной мере

открыта для выхода жидкой фазы. С затвердеванием ветви дендритной ячейки утолщаются,

а жидкая фаза в ней находится в малоподвижном состоянии.

Температура по длине дендрита изменяется от Т

лик

(по оси междендритного

пространства) до Т

сол

у его основания. При наложении вибрационной силы на

рассматриваемую ячейку происходит перемешивание жидкой фазы и разрушение ветвей

дендрита. Температура в интервале затвердевания усредняется по всему сечению ячейки, а в

бывшем междендритном пространстве появляются зародыши кристаллизации, которые

затем под действием упругих колебаний перемещаются в объеме затвердевшей частицы

сплава. Даже при малых вибрационных импульсах при небольших частотах колебаний

размер кристаллов уменьшаются в 4…5 раз. При увеличении частоты колебаний размер

кристаллов уменьшается в десятки раз, равномерно располагаются по всему объему

отливки. Эти обломки являются центрами кристаллизации.

Подводя итог эффективности различных методов воздействия (табл. 7.3) на

затвердевающие стали, можно уверенно сказать, что главным параметром, определяющим

дисперсность кристаллической структуры и свойств литых изделий, является интенсивность

охлаждения расплава. В приведенных примерах он изменяется в пределах С

=10÷10

5 0

С/с.

Создание новых технологий затвердевания, позволяющих получать литое металлическое

изделие непосредственно из расплава, исключающих многочисленные традиционные

операции технологического цикла передела жидкого металла в готовое изделие, является

приоритетной задачей, современной металлургии. Переход от кокильного литья к разливке

металла в водоохлаждаемые медные формы и кристаллизаторы, а затем к разливке через

водоохлаждаемые валки с одновременным применение давления, вибрации и

электромагнитных полей открывает новые возможности для создания высокого уровня

получения литья со структурой, близкой к аморфным материалам (С

=10

9 0

С/с).

Аморфные материалы представляют собой результат максимального неравновесного

состояния с высокой степенью структурной однородностью. Отсутствие в них всех видов

сегрегации, избыточных фаз и других источников неоднородности обеспечивает им

уникальные физические, механические и химические свойства.

Таблица 7.3 – Теплофизические характеристики различных технологий затвердевания стали

Технологии затвердевания

Скорость

охлаждения,

С/с

Дисперсность

дендритной структуры,

мм

-1

Литье в изложницы (поверхностный слой)

7…10 25…50

Литье в кокиль под давлением, МПа:

Р=0,1 МПа

Р= 5 МПа

15…18

25…30

100…150

180…200

Литье в кристаллизаторы непрерывной

разливки

12…15 60…80

Литье в медные водоохлаждаемые кокили 10

…10

200…300

Непрерывная разливка через

водоохлаждаемые валки

…10

5000

8. СПЛАВЫ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

В последнее десятилетие широкое практическое применение находят сплавы,

проявляющие эффект памяти формы (ЭПФ). Сплавы с памятью формы (СПФ) используют в

различных областях техники (авиакосмическая техника, бытовая техника, приборостроение,

спецмашиностроение и др.). При этом особенно перспективной областью применения СПФ,

как показывает накопленный мировой опыт, является медицинская техника, в которой

используются СПФ на основе Тi-Ni (никелид титана, нитинол).

СПФ — функциональные материалы; они дают возможность реализовывать

служебные характеристики конструкций и устройств, недостижимые при использовании

других материалов. Применение нитинола в медицине, в частности, обусловлено

уникальным сочетанием специальных (функциональных) свойств памяти формы с высокой

коррозионной стойкостью в жидкостях человеческого тела, а также с особенностями его

сверхупругого механического поведения, сходного с механическим поведением костной

ткани. Это обеспечивает полную биосовместимость сплава.

В широком смысле слова свойство памяти формы можно определить как

способность металла деформироваться и восстанавливать (полностью или частично) свою

исходную форму по структурным механизмам, отличным от механизмов нормальной

упругой деформации. Такими особыми механизмами являются термоупругое мартенсит-ное

превращение, а также обратимые структурные превращения в термоупругом мартенсите.

Собственно эффектом памяти формы принято называть однократное

(одностороннее) восстановление формы при нагреве после деформации. Восстановление

формы при охлаждении после деформации присущее СПФ, претерпевшим обратное

мартенситное превращение под напряжением или пластически деформированным в

состоянии высокотемпературной фазы (аустенит) (как элемент обратимого или

двустороннего ЭПФ, ОЭПФ), также отнесено к ЭПФ. Восстановление же формы в ходе

разгрузки при температуре деформации было названо псевдоупругостью (сверхупругостью).

Лежащее в основе ЭПФ и сверхупругости обратимое термоупругое мартенситное

превращение было открыто в 1949 г. Г.В.Курдюмовым и Л.Г.Хандросом на сплавах Сu-А1-

Ni и Сu-Sn. Они обнаружили, что кристаллы образующегося мартенсита при остановке

охлаждения могут прекращать рост, а при последующем нагреве уменьшаются в размерах.

При этом последовательность исчезновения кристаллов мартенсита при нагреве и обратном

превращении мартенсита в высокотемпературную фазу (аустенит) повторяет последователь-

ность их возникновения в обратном порядке.

ЭПФ был экспериментально обнаружен Чангом и Ридом в 1951 г. на сплаве Аu-Сd. С

тех пор его наблюдали на сплавах многих систем:

Сu-А1-Ni, Сu-Zn-Si, Сu-Zn-Sn, Сu-Zn-А1, Сu-Мп-А1, Fе-Мп-Si, In-Ti, Сu-Zn, Сu-А1,

Ni-А1, Fе-Рt и др. Поскольку наибольший практический интерес представляют сплавы Тi-Ni,

то конкретные закономерности структурного и термомеханического поведения СПФ будут

далее рассмотрены на примере этих сплавов.

8.1. Эффекты памяти формы и сверхупругости

Сущностью процесса восстановления формы является обратное движение обратимых

«носителей» деформации: межфазных, межкристальных и междвойниковых границ.

Поэтому для понимания структурных механизмов восстановления формы и температурных

условий их реализации необходимо знать структурные механизмы предшествующей

(наводящей ЭПФ) деформации и температурные условия их реализации.

При температуре, соответствующей точке М

, начинается мартенситное

превращение при охлаждении в отсутствии напряжений; в точке М

оно заканчивается и

формируется структура мартенсита охлаждения. При деформации в характерных

температурных областях происходят следующие процессы (не учитывая нормальную

упругую деформацию):

Область М

> Т

деф

> М

. Если охлаждение из аустенитной области проводить в

присутствии внешних напряжений, то согласно уравнению Клапейрона-Клаузиуса

мартенситное превращение начнется при температуре выше М

причем тем выше, чем

больше напряжение. В этом случае мартенсит обозначается термином «мартенсит

напряжения», а напряжение начала его образования σ

носит название «фазового предела

текучести». Температурная область образования мартенсита напряжения ограничена сверху

точкой М

, в которой σ

сравнивается с

По достижении напряжения

σ деформация набирается только за счет образования

благоприятно ориентированного мартенсита напряжения (без упрочнения или с небольшим

упрочнением) до тех пор, пока не исчерпается ресурс деформации мартенситного

превращения, равный деформации решетки при превращении. Далее будет происходить

упругая деформация, а затем обычная пластическая деформация мартенсита.

Область М

> Т

деф

>М

. При нагружении в области выше точки М

по достижении

σy

начнется обычная пластическая деформация. Если в ходе деформационного упрочнения

будет достигнут фазовый предел текучести, то с этого момента обычная пластическая

деформация будет сопровождаться образованием мартенсита, который называется

«мартенситом деформации». Выше точки М

мартенсит не образуется ни при каких

деформациях.

Область Т

деф

<М

При охлаждении ниже точки М

присутствует только мартенсит

охлаждения. Если к нему приложить напряжение, то он способен переориентироваться при

достижении напряжения σ

сr

ниже обычного предела текучести мартенсита σy

Деформация при этом набирается только за счет переориентации мартенсита охлаждения

до тех пор, пока не исчерпается ее ресурс (также равный деформации решетки при

мартенситном превращении). Далее будет происходить упругая, а затем обычная

пластическая деформация мартенсита.

Область М

> T

деф

> М

. После охлаждения в интервале M

—М

перед началом

деформации присутствуют как аустенит, так и мартенсит охлаждения; поэтому под

напряжением могут реализоваться оба процесса: образования ориентированного мартенсита

напряжения в остаточном аустените и переориентация мартенсита охлаждения.

Теперь можно рассмотреть механизмы разных проявлений памяти формы и

температурно-деформационные условия их реализации. Точки А

и А

соответствуют началу

и концу обратного превращения мартенсита в аустенит при нагреве.

Пусть при деформации в области А

> Т

деф

> М

образовался ориентированный

мартенсит напряжений. После упругой разгрузки при температуре деформации останется

деформация превращения, так как T

деф

< А

и мартенсит стабилен при температуре

деформации. В процессе последующего нагрева в интервале А

—А

произойдет обратное

мартенситное превращение, а следовательно, и восстановление формы. Это — ЭПФ,

связанный с обратным превращением ориентированного мартенсита напряжений.

Если деформацию провести в области М

> Т

деф

> А

, то обратное мартенситное

превращение и восстановление формы произойдут уже в ходе последующей разгрузки при

температуре деформации, так как выше А

термодинамически стабилен аустенит. Это —

явление псевдоупругости, связанной с обратным превращением мартенсита напряжений,

или сверхупругость.

В случае такой же деформации в области А

> Т

деф

> А

или М

> Т

деф

> М

сверхупругость реализуется частично.

Ниже точки М

образуется мартенсит охлаждения, он стабилен против обратного

превращения в области ниже А

Если деформацию провести при Т

деф

< М

, то возможны два

случая. Если σ

сr

при температуре деформации ниже определенного критического

напряжения σ

то при разгрузке после деформации восстановления формы не произойдет.

Восстановление формы в этом случае будет развиваться в ходе нагрева после деформации,

причем, не обязательно только начиная с точки А

. Если в ходе нагрева возвращающие

напряжения превысят напряжение «трения» для обратного движения носителей деформации

при некоторой температуре ниже А

, то восстановление формы начнется при этой

температуре за счет обратной переориентации мартенсита. При нагреве выше точки А

«механическое» формовосстановление может продолжиться наряду с

формовосстановлением за счет обратного мартенситного превращения. Если возвращающее

напряжение и при нагреве выше А

не превысит сопротивления сил «трения»,

формовосстановление произойдет только за счет обратного мартенситного превращения.

Если σ

сr

при температуре деформации ниже М

окажется выше σ

, то произойдет

восстановление формы в ходе разгрузки, т. е. будет проявляться сверхупругость за счет

обратной переориентации деформированного мартенсита охлаждения.

Если деформация проведена в интервале температур М

> Т

деф

> М

, то должна иметь

место комбинация эффектов, наблюдаемых в результате деформации при температурах,

прилегающих с обеих сторон к этому интервалу.

К основным структурным механизмам обратимой деформации, обеспечивающим

проявление памяти формы, относятся: движение когерентной границы мартенсита с

аустенитом или мартенситом другого типа; движение границ существующих двойников

превращения; деформационное двойникование мартенсита; движение границы между

кристаллами мартенсита; образование кристаллов мартенсита новых ориентационных

вариантов в существующем мартенсите.

Рассмотрев температурно-деформационные условия проявления и механизмы памяти

формы, перейдем к факторам, совокупность которых обеспечивает обратимость

деформации. Можно выделить три группы факторов.

1. Должна быть обеспечена термоупругость мартенситного превращения при

деформации СПФ. Для этого необходимо сочетание малой величины термодинамической

движущей силы мартенситного превращения (малый температурный гистерезис

превращения) с предмартенситным размягчением решетки аустенита (резким уменьшением

модулей Упругости) и относительно небольшими сдвиговой и объемной деформациями

превращения. Тем самым будет обеспечено отсутствие обычной пластической деформации

и сохранение когерентной связи решеток исходной и образующейся фаз и между соседними

кристаллами мартенсита в ходе и по завершении превращения, наведенного напряжениями.

2. Должна быть обеспечена кристаллографическая обратимость мартенситного

превращения, т. е. при обратном превращении мартенсита должна восстанавливаться.

Для этого необходимы условия, ограничивающие число кристаллографически

эквивалентных ориентационных вариантов обратного мартенситного превращения,

желательно до единственного. К таким условиям относятся следующие:

— решетка мартенсита должна иметь более низкую симметрию, чем решетка

аустенита. Например, в сплавах на основе никелида титана единственность пути атомных

перемещений в ходе обратного превращения «точно назад», определяющего деформацию

обратного превращения, задается дополнительным моноклинным искажением решетки

мартенсита;

— предпочтительна упорядоченная структура исходного аустенита. Ее роль

заключается в ограничении числа возможных ориентационных вариантов обратного

превращения до тех, которые не нарушают атомный порядок, существовавший в исходном

аустените;

— наличие в аустените неподвижных дислокации и дислокационных субграниц,

наследуемых мартенситом, делает энергетически предпочтительным ориентационный

вариант обратного превращения «точно назад». В противном случае, дважды

унаследованные дислокации в восстановленном аустените оказываются более

высокоэнергетическими по сравнению с их состоянием в исходном аустените.

Необходимо также иметь в виду особую роль дислокаций как источников

деформации, наводящей ЭПФ. Поля напряжений от дислокационной субструктуры обычно

имеют преимущественную ориентировку и в силу этого оказывают ориентирующее влияние

на мартенситное превращение. А поскольку дислокации и их построения наследуются в

цикле «прямое - обратное мартенситное превращение», то ориентированное мартенситное

превращение и последующее восстановление формы будут наблюдаться при

термоциклировании через температурный интервал мартенситных превращений, т. е.

реализуется ОЭПФ.

3. Должна быть обеспечена обратимость движения дефектов решетки - носителей

деформации. Основное условие для этого — когерентная связь решеток. Когерентная

граница (межфазная, межкристаллитная, междвойниковая) может свободно перемешаться

под воздействием напряжений (в том числе внутренних) в прямом направлении, а в

процессе или после их снятия - в обратном, обеспечивая память формы. Для того, чтобы

когерентное сопряжение решеток поддерживалось при достаточно большой деформации,

деформация превращения и модули упругости должны быть достаточно малыми, что и

наблюдается в большинстве СПФ.

8.2. Классификация эффектов памяти

Для систематизации проявлений памяти формы удобно использовать в качестве

основы классификацию, где ЭПФ классифицируются на две группы в зависимости от того,

какой параметр является ведущим для процесса возврата деформации. К ЭПФ,

обусловленному термо-механинеским возвратом, относятся случаи восстановления формы,

когда ведущим параметром является температура, а напряжение играет второстепенную

роль. К ЭПФ, обусловленному механотермическим возвратом, относятся случаи

восстановления формы, когда ведущим изменяющимся параметром является напряжение, а

температура играет второстепенную роль.

К ЭФП, обусловленным термомеханическим возвратом, относятся следующие:

Необратимый {односторонний) ЭПФ, заключающийся в восстановлении формы при

нагреве после деформации, осуществляемой образованием мартенсита напряжений или/и

деформационной переориентацией существующего мартенсита охлаждения или мартенсита

напряжений. Для повторной реализации эффекта надо вновь провести наводящую ЭПФ

деформацию в полуцикле охлаждения.

Обратимый (двусторонний) ЭПФ (ОЭПФ), заключающийся в самопроизвольном

обратимом изменении формы при термоциклировании через интервал мартенситных

превращений.

Способы наведения ОЭПФ, реализующегося самопроизвольно, связаны с созданием

ориентированных полей внутренних напряжений. Поскольку эти напряжения должны

срабатывать многократно, они должны быть связаны с элементами структуры,

наследуемыми при мартенситных превращениях, т. е. с дислокационной субструктурой и

дисперсными когерентными частицами избыточных фаз. Например, для наведения

самопроизвольного ОЭПФ используют: пластическую деформацию мартенсита (за

пределом полностью обратимой деформации) (рис. 6.16) или пластическую Деформацию

стабильного аустенита, наводя соответственно «мартенситный» или «аустенитный» ОЭПФ.

К ЭПФ, обусловленным механотермическим возвратом, относятся различные

проявления псевдоупругости (сверхупругости), связанной с восстановлением формы при

температуре деформации. При этом возврат деформации, накопленной в изотермических

условиях, происходит в ходе разгрузки или/и при изменении знака деформирующего

напряжения.

8.3 Функциональные свойства сплавов с памятью формы

С практической точки зрения интерес представляют следующие специальные

(функциональные) свойства СПФ, которые тесно связаны с рассмотренными их

фундаментальными особенностями.

Обратимая деформация ε

— это деформация, которая «возвращается» при

восстановлении формы. Теоретический ресурс обратимой деформации определяется

величиной деформации решетки при мартенситном превращении. Например, в практически

наиболее важных СПФ на основе никелида титана исходная решетка В2-аустенита

превращается в моноклинную решетку В19

’

-мартенсита. При этом максимальная линейная

деформация достигает 11 %. Это и есть предельная деформация, которую можно набрать за

счет прямого мартенситного превращения и возвратить за счет обратного мартенситного

превращения. Если мартенситное превращение идет под нагрузкой, то происходит отбор

ориентационных вариантов мартенсита и реализуются те из них, которые соответствуют

деформации, определяемой схемой нагружения. В то же время, при достаточно большой

«наведенной» деформации ε

, часть этой деформации может реализоваться за счет обычного

пластического течения (если среднее или локальные напряжения превзойдут обычный

предел текучести σ

), а потому она необратима. Поэтому для описания способности к

формовосстановлению используют и другую характеристику — степень восстановления

формы R = ε

/ε

. Чем ближе к точке М

деформируем металл, тем больше разность σ

<σ

и меньше вероятность получить необратимую пластическую деформацию.

Температурный интервал восстановления формы прямо определяется критическими

точками начала (А

) и конца (А

) обратного мартенситного превращения.

В случае ОЭПФ происходит двустороннее изменение формы: в интервале А

–А

при

нагреве и М

—М

при охлаждении.

Температурный интервал легкой деформации наводящей ЭПФ, располагается вблизи

критической точки начала прямого мартенситного превращения М

.В этой температурной

области минимальное значение принимает критическое напряжение легкой деформации,

которое представляет собой фазовый предел текучести аустенита σ

или критическое

напряжение переориентации мартенсита σ

Температуры М

, М

, А

зависят от состава сплава и его структуры, определяемой

термической и термомеханической обработками.

СПФ могут не только восстанавливать форму, но и развивать при этом большие

усилия. Это — реактивное напряжение, генерируемое СПФ в условиях восстановления

формы при внешнем механическом противодействии.

Максимальное реактивное напряжение тем выше, чем больше жесткость

противодействия, «запрещенная» деформация и сопротивление сплава пластической

деформации.

ОЭПФ, как одно из проявлений ЭПФ, характеризуется своими обратимой

деформацией, степенью восстановления формы, реактивными напряжениями.

Температурных интервалов восстановления формы в этом случае два, они соответствуют

изменениям формы при прямом и обратном мартенситных превращениях. Кроме того, здесь

на первый план выдвигается еще одно свойство - термоциклическая стабильность и

долговечность ОЭПФ.

Сверхупругость также характеризуется своими свойствами: обратимой деформацией,

степенью восстановления формы, температурным интервалом проявления сверхупругости,

максимальным и минимальным напряжением сверхупругого возврата, их стабильностью

при сверхупругом механоциклировании.

Управление комплексом свойств СПФ – важнейшая проблема современного

металловедения. Для расширения возможностей практического применения СПФ

100

необходимо целенаправленно и прецизионно регулировать температурный интервал

мартенситных превращений, повысить обратимую деформацию и степень восстановления

формы, реактивное напряжение и т.д.

Все перечисленные функциональные свойства СПФ являются структурно-

чувствительными. Поэтому эффективными способами управления ими служат такие

традиционные методы формирования структуры и субструктуры как термическая и

термомеханическая (ТМО) обработки.