Свойства ползучести молибдена

Сопротивление ползучести молибдена и его сплавов подробно будет рассмотрено ниже; здесь же целесообразно привести данные института им. Баттела о сравнительной ползучести молибдена, полученного методами порошковой металлургии и дуговой плавкой. В более ранней

Числа в скобках —деформация в момент разрушения. Сплошные кривые относятся к литому, пунктирные —к порошковому молибдену. 1 — переход из вязкого состояния в хрупкое; 2 — разрушение; 3 — минимальная скорость ползучести.

Также определялась ползучесть, но, по-видимому, вследствие использования грубозернистого молибдена были получены плохо воспроизводимые результаты; тем: не менее некоторые из них приведены ниже. В работе института им'. Баттела испытания проводили только при температуре 870° в атмосфере водорода.

На первый взгляд кажется, что чистый молибден и ряд высоколегированных обычных материалов' обладают равными свойствами длительной прочности; однако необходимо учитывать, что молибден очень легко окисляется на воздухе и в' других окислительных средах. Кроме того, чистый молибден проявляет значительную ползучесть в начальной стадии этого процесса. Высокую ползучесть чистого молибдена в начальный период можно частично уменьшить за счет наклёпа, однако при температуре 900—1000° рекристаллизация наклепанного металла заканчивается и ползучесть резко возрастает. С другой стороны, высокая пластичность молибдена указывает на возможность легирования для повышения сопротивления ползучести не только на начальных стадиях, но и в течение более продолжительного периода при сохранении вполне удовлетворительной пластичности металла при высоких температурах.

прочность спеченного и деформированного молибдена

Процесс рекристаллизации молибдена и его влияние на механические свойства

Длительная прочность спеченного и деформированного молибдена была изучена при 980° . Деформированный молибден в среднем имеет при этой температуре 100-часовую длительную прочность, равную 13,5 кг/мм2, тогда как другие образцы с более низкой температурой рекристаллизации показывают длительную прочность приблизительно 7,0 кг/мм2.

Процесс рекристаллизации молибдена и его влияние на механические свойства тщательно исследовал Бехтольд . Поскольку молибден изоморфен при всех температурах, его микроструктура определяется исключительно характером предшествующей обработки. В исследовании был использов'ан молибден, полученный методом порошковой металлургии, и литой, раскисленный углеродом при дуговой плавке. Из литого молибдена изготавливали полосы квадрат 32 мм горячей ковкой с последующим отжигом! в течение 3 час. при 1650° для получения полностью рекри'сталлизованной первичной структуры, содержащей^ зерен на 1 мм2. Отожженные заготовки вновь нагревали до 1000° и прокатывали в профилированных валках с несколькими промежуточными отжигами. В результате были получены образцы с различными степенями обжатия: 17, 33, 59 и 89%. Исследование образцов, взятых на различных стадиях процесса прокатки, показало отсутствие рекристаллизации во время прокатки.

Образцы, вырезанные из полученных заготовок, подвергались нагреву в атмосфере сухого очищенного водорода при температурах между 1000 и 1750° в течение различного времени.

Процесс рекристаллизации протекал одинаково независимо от сорта молибдена. Как и для других металлов, температура рекристаллизации молибдена зависит от времени выдержки и степени обжатия.

Степень обжатия в % указана около кривых; сплошные линии относятся к началу рекристаллизации, пунктирные — к концу рекристаллизации.

холодная обработка молибдена

условия для проведения горячей обработки определяются значениями времени и температуры

Температура и время в той области диаграммы, которая расположена ниже и левее кривых начала рекристаллизации, определяют границу холодной обработки молибдена. Если молибден подвергается прокатке, ковке, деформации в обжимных машинах или другому виду обработки давлением при температуре, времени и степени обжатия, не превышающих соответствующих величин, которые определяются положением кривых начала рекристаллизации, то получается структура, состоящая из вытянутых зерен, свойственная нагартованному состоянию. Аналогично условия для проведения горячей обработки определяются значениями времени и температуры в области, расположенной выше и правее ре- кристаллизационных кривых.

При исследовании влияния времени на размер зерна после рекристаллизации обнаружена заметная разница в росте зерен для литого и спеченного молибдена. Для этих опытов образцы, вырезанные из металла каждого сорта, подвергались отжигу в течение 0,5 часа при 1400°. Такая обработка приводит к образованию исходной, рекристаллизованной структуры, содержащей 2000 зерен на 1 мм2. После этого образцы подвергали отжигу при температурах 1525, 1700 и 1800° с различной выдержкой от 2 до 10 000 мин. Спеченный молибден обладает устойчивой величиной зерна при нагреве по крайней мере до 1700°; лишь при 1800° наблюдается слабый рост зерен. Нормальный рост зерна в литом молибдене имеет место при всех трех температурах,; однако, спустя 100 мин. при 1525° или 10 мин. при 1700 или 1800°. образуется очень грубая структура с зернам» неправильной формы. Такой характер роста зерен называется вторичной рекристаллизацией.

Найденное различие в характере роста зерен можно связать с содержанием кислорода и углерода в исследованных сортах молибдена. Очевидно, в спеченном молибдене наличие окислов затрудняет рост зерен. Укрупнение зерна в литом' молибдене сопровождается исчезновением крупных частиц карбида молибдена, присутствовавших в исходных образцах.

механические свойства молибдена

Кривые температурной зависимости относительного сужения

В исходном состоянии молибден обоих сортов является хрупким. Улучшение пластичности молибдена наблюдается лишь только после деформации- как в наклепанном, так и в рекристаллизованном состоянии частично благодаря измельчению структуры и перераспределению второй фазы, содержащей примеси, а также вследствие уничтожения микропористости, имевшейся как в литом, так и в спеченном молибдене. Полученные результаты показывают, что механические свойства не зависят от метода получения сплава при условии одинаковой микроструктуры. Улучшение механических свойств, и в особенности пластичности в процессе обработки, наблюдается только при наличии однородной мелкозернистой структуры.

Прокатка же при 1300° может вызывать значительную рекристаллизацию металла. Резко выраженное влияние температуры прокатки на прочность и' пластичность молибдена объясняется тем, что .прокатка при более низких температурах приводит к образованию мелкозернистой структуры; при этом весьма существенно, происходит или не происходит рекристаллизация в процессе обработки. Причина резко выраженного влияния термических и физических процессов на механические свойства молибдена при комнатной температуре становится более ясной при исследовании механических свойств в зависимости от температуры испытания. Кривые температурной зависимости относительного сужения указывают на переход из вязкого в хрупкое состояние вблизи комнатной температуры. Различная обработка молибдена в основном' через влияние на микроструктуру может сдвигать температуру этого перехода как выше, так и ниже комнатной; таким- образом, в1 зависимости от обработки молибден может находиться при комнатной температуре как в пластичном, так и в хрупком состоянии.

влияние размера зерна на температуру

перехода молибдена из вязкого в хрупкое состояние

Подробно было изучено также влияние размера зерна на температуру перехода молибдена из вязкого в хрупкое состояние. Для этого образцы из спеченной заготовки молибдена прокатывали в пруток диаметром 16 мм; технология прокатки была выбрана с таким расчетом, чтобы после окончательного рекристаллизационного отжига получить, в образцах различный размер зерна. Кривые относительного сужения свидетельствуют о том, что при более мелком1 зерне наблюдается более низкая температура перехода и что при комнатной температуре молибден может находиться в пластичном или в хрупком состоянии в завись мости от размера зерна. При температуре 200°, которая значительно выше температуры перехода для всех трех образцов, влияние размера зерна на пластичность незначительно, что находится в соответствии с данными для большинства других металлов. Образцы с меньшим1 размером зерна имеют более высокий предел текучести, но во всех трех образцах предел текучести быстро уменьшается с ростом температуры испытания. Такое снижение предела текучести в переходной зоне типично для молибдена и других металлов, которые претерпевают переход от хрупкого к вязкому состоянию, и является основной причиной изменения пластичности.