1 — для облучения прн 30 0C; 2 —. после отжига в течение 5 ч при 1250°С; 3 после обжнга прн 2000° С [50]

%

_1_ I.,, , I L_

5 10 15 го FIO ‘^Heump-JMz

Рис. 22. Зависимость изменения размеров образцов продавленного, почти изотроп­ного графита, вырезанных перпендику­лярно осн продавливаиия, от флюенса быстрых нейтронов и температуры облу­чения:

5 ТО 15 го F-W25, тйгтр/м*

Ряс. 21. Зависимость изменения размеров образцов нродавлеиного, почти изотроп­ного графита, вырезанных параллельно осн продавлнвания, от флюенса быстрых нейтронов и температуры облучения: J — 550—600 cC; 2 _ 360^-400 0C [50]

Изменения размеров графита зави­сят от направления (вдоль илн поперек оси продавливаиия), флюенса и тем­пературы. Первоначальное (при уме­ренных флюенсах) уменьшение разме­ров сменяется их увеличением. С ро­стом температуры изменения размеров графита снижаются и при температу­рах выше 350 0C объем многих образ­цов сокращается. Изменения размеров анизотропного графита от флюенса быстрых нейтронов при различных температурах в направлениях парал­лельно н перпендикулярно оси про­давливаиия приведены на рис. 21 и 22,

Уменьшение пластичности является следствием радиационного упрочнения графита. Снижение пластичности при­водит к образованию трещин.

Важна способность графита накапли­вать энергию деформации в кристал­лической решетке как следствие ра­диационных Дефектов. Накопленная энергия может проявить себя через выделение теплоты, сопровождающееся резким повышением температуры. За­висимость изменения накопление! энергии от флюенса и влияние отжига на ее уменьшение приведены на рис. 23,

6. МАТЕРИАЛЫ С МАЛЫМ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ В ВАКУУМ

К конструкционным материалам, применяемым в вакуумных системах» ломимо требований в отношении кон­струкционной прочности, технологи[35]*1 ности и экономичности, предъявляю» дополнительные требования. В jtix числе малая скорость газовыделения при высокой коррозионной стойкости во влажной атмосфере. Весь этот ком­плекс свойств определяет выбор ма­териала для различных деталей ва­куумных систем. В частности, аусте — нитные хромоникелевые стали являют­ся основным материалом для высоко­вакуумных непрогреваемых сварных камер больших размеров благодаря ма­лой скорости газовыделения, высокой коррозионной стойкости, обеспечива­ющей долговечность, хорошей техноло­гической пластичности и сваривае­мости.

Развитие отечественной вакуумной техники и создание вакуумных камер больших размеров ограничивает при­менение аустенитных сталей, содержа­щих в большом количестве дефицитные легирующие элементы. Это заставляет вести поиск более дешевых и доступных материалов.

Углеродистые и низколегированные стали с коррозионно-стойкими покры­тиями являются возможными замени­телями аустенитных сталей для низ­кого и среднего вакуума.

Газовыделение — важное свойство для вакуумной техники. Скорость га — аовыделения материала — характери­стика, необходимая для научно обос­нованного расчета вакуумной системы.

В вакууме при 20 0C н ниже проис­ходит выделение газа, растворенного в кристаллической решетке материа­ла — водорода, а также газов, десорби — рующихся с поверхности. Источники наводораживания могут быть различ­ными. В прокате металла таким источ­ником является главным образом элек­трохимическое наводораживание при горячей обработке; в органических материалах — разрушение водородных связей. Газы на поверхности металла адсорбируются либо из атмосферы — ^г. O2, H2O, либо появляются в ре­зультате химического взаимодействия адсорбированного кислорода с водоро­дом или углеродом — H2O, СО, CO2.

Газовыделение материала определяют По «методу потока» с диафрагмой по­стоянной проводимости [37]. Скорости газовыделения Qj и парциальные дав­ления Pi рассчитывают по экспери­ментальным масс-спектрам, которые многократно определяют при длитель­ном вакуумировании в высоком ва­кууме при постоянной температуре. Расчет выполняют на ЭВМ:

<2* =

F-Wi

Где pf, pf, р" — парциальные давле­ния г-газа в камере с образцом, в камере без образца (фон), в иасосе, Па; Wi — сопротивление диафрагмы для I — газа, с/м3; F — площадь по­верхности образца, м2,

Суммарная скорость газовыделения

Qs=SQi-

F-w

Для предварительной оценки газо­выделения используют значения ско­ростей газовыделения Q3hb в азотном эквиваленте, которые рассчитывают по манометрическому давлению в испы­тательной камере и молекулярной массе азота:

Р«_(рф+рн)

Qskb =

N2

Где р — давление, измеренное мано­метром, Па; wN — сопротивление диа­фрагмы для азота, с/м3.

Для металлов суммарная скорость газовыделения в 1,5—2 раза больше скорости — в азотном эквиваленте.

75

10

10

10

7

6

7

7

10

‘кип

10

10

10

10

10

10

10

40

20

10

10

10

7-8

6—7

7—8

6—7

40

50

10

10

10

8

7

8

7

40

100

10

10

10

10

10

10

4

10-

Т

20

9

8

8

4

4

W

70

10

10

10

10

9

10

9

60

100

10

10

10

10

10

10

10

98

20

6

6

6

4

3

4

Ъ

98

100

8

8

7

10

9

10

9

109

20

5

4

4

4

3

5

3

100

70

__

__

7

9

8

150

10

10

10

__ .

10

10

10

10

——

Смесь кислот концен­трации, % (азотная + L серная):

1,0+ 50 3,0 + 30 3,0 + 30 5,0+ 15 5,0 + 50 5,0+ 05 15+ 80 25+ 75 36+5 Соляная кислота кон­центрации, %; 0,5 0,5 0,5 5 5 10 10 20 20 20 30 30 , 37

Уксусная кислота концентрации, %:

5 5 5 15 15 15 50 50 50

80 88 100 too 100

Продолжение табл. 3

Коррозионная среда

** Применение изотермической закалки предпочтительнее.

Прочность средиелегироваиных ста­лей тем выше, чем больше в них содержание углерода, но при этом будет более низким показатель тре — щиностойкости Kiс, в том, числе со­противление коррозии под’ напряже­нием. Поверхностное пластическое деформирование затрудняет образова­ние трещины усталости, замедляет скорость роста малых трещин и зна­чительно повышает сопротивление ма­лоцикловой усталости как на воздухе, так и в коррозионной среде. Для за­щиты от общей коррозии деталей из этих сталей применяют кадмирование, оксидное фосфатирование. Сопротивле­ние коррозии под напряжением можно существенно повысить, применив в ка­честве финишной операции поверхност­ное пластическое деформирование: дро­беструйное, пневмодииамическое, ви­бронаклеп и др. В ряде случаев эффект ППД тем выше, чем выше уровень достигаемых при этом остаточных на­пряжений и больше глубина наклепан­ного слоя. С этих ‘ позиций особенно эффективны обкатка, раскатка и ал­мазное выглаживание. Алмазное вы­глаживание успешно применяется как операция, предшествующая хромиро­ванию поверхностей, от которых тре­буется высокая изнвсостой кость (иа-. пример, в паре шток—цилиндр). Ма­лоцикловая усталость ушковых соеди-.

В <а

С

U

Я iO

^ll (i Я я

Т*

I

8- в

S g

«в

0 в

JS §

1

В в

CL

Bl

5

•Я

О

I ill Nil м

®8§8 LO <М

S I=1- I I M

S1 OO I О <?>

О о

OO 1 OOt—

0B

°0,2

А

Кси,

КДж/м’

МПа

%

20

730

470

33

48

700

450

580

300

32

43

730

650

450

310

45

29

750

46. Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости (в МПа) стали 40Х15Н7ГФ2МС [471

На базе IO7 циклов.

<;с

560 560 560 580 580 580

550 600 650

, Релаксационная стойкость 47′ 40Х15Н7ГФ2МС [47]

Стал»

От (МПа) за время, ч

Продолжение табл. 33