> Техника, страница 34 > Вязкость металлов
Вязкость металлов
Вязкость металлов (и металлич. сила-bob) характеризует внутреннее трение между частицами металлов и металлич. сплавов в жидком состоянии и пластические их свойства в твердом состоянии. Кроме того, пла-стич. свойства металлов отчасти характеризуются относительным удлинением и поперечным сжатием, определяемыми при испытании на растя ж е-н и е (смотрите Деформация). При обыкновенной t° В. м. может характеризоваться двумя величинами: 1) скоростью установившегося истечения металла в единицу времени при постоянном давлении и прочих равных условиях (Треска); 2) величиною давления, соответствующей установившемуся истечению, при постоянной скорости деформации (истечения). Н. С. Курниковым и С. Ф. Жемчужным получены (1913 год) следующие величины для давления истечения (при постоянной скорости истечения твердой струн в 0,00037 см/ск разных металлов в килограммах/мм2 поверхности поршня при температуре 15— 20°, диаметре поршня в давящем приборе П=8,66 миллиметров и диаметре выпускного отверстия d=2,86 миллиметров): калий 0,22, натрий 0,28, литий 1,7, таллий 5,8, свинец 8,8, олово 10,5, висмут 21,0, кадмий 31, цинк 75. Величина давления истечения колеблется в широких пределах в зависимости от размеров D и d, а также от способа кристаллизации и предварительной термической и механической обработки вещества. Этими же учеными для разных металлов установлено соотношение между давлением истечения и твердостью по Бринелю: оно колеблется между 2,05 и 2,57 и лишь для свинца может доходить до 3,2. Определением вязкости металлов при высоких t° впервые занялся Шевнар (Clievenard, 1919 г.).Он предложил характеризовать В. м. скоростью удлинения в единицу времени: где 10 и I—пер воначальная и конечная длина, t—температура, V—скорость удлинения. За предел В. м. при этом принимается та предельн. нагрузка в килограммах/мм2, при которой еще не получается удлинения по причине одной только В. м. (не считая удлинения под влиянием t° и быстрого удлинения в момент приложения усилия). Для определения В. м. при высоких темп-pax предложено два типа приборов (вискозиметров): Курно-Сазагава и Обер-гоффера-Виммера; оба прибора предложены в 1925 году; испытание в них производится в струе азота. В приборе Курно-Сазагава определенный груз, покоящийся на водяной подушке (противодавлением воды компенсируются увеличения усилия на единицу площади поперечного сечения испытуемой проволоки вследствие уменьшения сечения проволоки при ее растяжении), растягивает испытуемую проволоку при разных ί°, причем определяется предел В. м. проволоки при каждой данной t°. Упомянутые авторы и Мацедо Саарес Сильва получили сведенные в таблице 1 значения для предела В. м., выраженные в килограммах/мм2 (работы 1925 и 1928 гг.).
Курно и Мацедо Саарес Сильва в 1928 году подвергли испытанию проволоки из алюминия, дуралюминия и альпаки со следующими результатами (смотрите табл. 2).
Прибор Обергоффера-Виммера служит для определения В. м. в жидком состоянии.
Таблица 1.— Пределы вязкости металлов при высоких температурах в килограммах/мм2.
| Материал | 350° | 400° | 450° | 500° | 550° | о о | 700° | 800° | 850° |
| -
Мягк. сталь* Сталь среди. |
31 | 20 | - | 8 | - | 4 | - | - | - |
| тверд.“. Быстрореж. | 32 | 21 | 9 | 4 | 1 | ||||
| сталь“. Хромо-ник. | 49 | 30 | 14 | 7 | 2 | ||||
| сплавы“. Кремн.-хром. | — | 42 | 32 | 17 | 7 | 3 | |||
| сталь*. | — | — | — | 60 | 45 | 30 | 8 | 1 | — |
| Никель**. | 16,7 | ~ | 9,3 | 3,4 |
* Данные 1925 г. (Курно и Сазагава).
·* Данные 1928 г. (Курно и Мацедо Саарес Сильва).
Главная часть прибора—маятник (из огнеупорного материала, длиною в 50 миллиметров и диаметром в 10 миллиметров), опущенный на 20 миллиметров в жидкий металл или сплав, приводится в колебательное движение; по убыванию его
Таблица 2.—П редел ы вязкости алюминия, дуралюминия и альпаки при нормальной и высоких t" в килограммах/мм2.
| Материал | Диам. сечения в миллиметров | 15° | 100’ | 200° | о о со | 350° |
| Алюминий (провол.). | 1 | 5.6 | 2,7 | 0,7 | ||
| 2 | 6,1 | 3,2 | 1,2 | — | — | |
| Дуралюм. (провол.). | 1 | — | 16,7 | 9,3 | 2,8 | 0,9 |
| » » | 2 | — | — | 10,5 | 3,8 | 1,8 |
| Альпака (провол.). | 1 | 10 | 4,9 | 2.9 |
колебаний судят о В. м. при t° испытания. Измерение отклонений маятника производится посредством зеркальца, подвешенного, как и маятник, на тонких платиновых проволоках. Подсчет абсолютного значения В. м. производится по ф-ле: λ—λ0=ο1όη- -β2η+ +с30т/, где λ0 и Я—логарифм, декременты колебательного движения в воздухе и испытуемом жидком металле или сплаве, 6—уд. в испытуемого жидкого металла или сплава, η—вязкость, Ci, с2, с3—константы прибора, определяемые путем производства «холостых» опытов с жидкостью, обладающей известной вязкостью. Обергоффер и Виммер установили влияние разных элементов на вязкость железо-углеродных сплавов, влияние t° на вязкость чистых железо-углеродных сплавов и исследовали вязкость ряда применяемых на практике бессемеровских и томасовских чугунов; им удалось установить, что фосфор увеличивает вязкость чугуна, но снижает критическ, точки начала образования твердых растворов; одновременное возрастание содержания серы и марганца увеличивает вязкость сплавов; кремний, повидимо-му, повышает вязкость и t° начала затвердевания сплавов. Далее этими авторами вычислены, по экспериментальным данным, изменения логарифмического декремента с возрастанием содержания разных.примесей для чугунов, при содержании углерода в 2,8% (логарифмический декремент 0,0135):
0,1% углерола изменяет логар. декремент на +1,5 %
0,1% фосфора » » » » -ι,ο %
0,1% кремния » » » » +0,75%
0,1% марганца » » » » +0,4 %
0,1% серы » » » » +з,0 %
Лит.: Кур н. а к о в Н. С. и Жемчужный С. Ф., Давление истечения и твердость пластич. тел, «Изв. СПБ Политехнического ин-та», СПБ, 1913, отдел техники, т. 19, вып. 2; Cournot J. et Sa-s a g a w а К., Contribution k l’Ptude de la viscosite des alliages a temperature 61evee, «RM», 1925, t. 22, p. 753—763; Oberhoffer P. u. W i m m e г A., Einfluss d. Temperatur und chemisehen Zusammensetz-ung auf die Viskositat des Eisens, «Stahl und Eisen», 1925,p. 969—979. Л. Длугач.