ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ЭКВИВАЛЕНТНОЕ ВРЕМЯ СТАРЕНИЯ
А. Коттрелл и Б. Билби (A. H. Cottrell, B. A. Bilby) рассчитали скорость перемещения атомов примеси в поле напряжений от краевой дислокации, заданного формулой (5.1). Ими получено, что доля f растворенных в металле атомов примеси раствора внедрения, которая скопилась на дислокации, может быть вычислена по формуле
f = 1 - exp(-C • p2/3), (5.2)
где. 2
С. а-р-(| )3;
as 3 — численный параметр; р — плотность дислокаций; A — параметр, характеризующий взаимодействие дислокации с атомом примеси; R — газовая постоянная (s 2 кал моль-1К-1).
Параметр интенсивности старения определяется как
Р = D(T) ■ T, (5.3)
где D(T) — коэффициент диффузии примеси, зависящий от температуры; t — время старения; T — температура старения, К.
Для выбранного металла с заданной степенью предварительного наклепа параметры A и р постоянны. Следовательно, для заданного материала С = const.
Тогда для заданного материала интенсивность старения, пропорциональная f, должна зависеть только от параметра Р.
График, построенный в координатах (Дст, р), должен быть справедлив для всех температур и для всех времен старения данного металла с заданной степенью предварительного наклепа.
Чтобы вычислить параметрp по формуле (5.3), нужно найти коэффициент диффузии D(T):
D(T) = Do • exp(-Q), (5.4)
|
Таблица 5.1 Параметры коэффициента диффузии в a-Fe
|
где D0 — коэффициент диффузии; Q — энергия активации диффузии.
В приведенных ниже результатах вычислений, выполненных A. Ш. Дейчем, использованы численные значения постоянных коэффициента диффузии атомов углерода и азота из табл. 5.1.
|
Параметрp согласно формуле (5.3) имеет размерность см2/К и к тому же труден для понимания. Поэтому приведенные ниже графики строились путем его пересчета на эквивалентное время старения £Э при ТЭ = 473 К = 200°С. Формулу для его расчета получили из (5.3), решая ее относительно времени t приp = const: |
|
Q R |
|
473 |
|
(5.5) |
|
- = t |
|
■ exp |
|
473 |
|
ЩТэ) Если известно эквивалентное время старения, а требуется узнать, какое время t займет старение той же интенсивности при температуре Т, то формулу (5.5) можно решить относительно t: |
|
Q (1 1_ R T 473 |
|
t = tэ |
|
(5.6) |
|
■ exp |
|
473 |
