Влияние различных факторов на процесс деформирования

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

Существенное влияние на предел текучести и деформационное упрочнение оказывают температура и скорость деформации. Эта зависимость обусловлена тем, что дислокации в процессе движения должны преодолевать энергетические барьеры. Термическая активация помогает прохождению этих процессов. Поэтому при снижении температуры сопротивление деформированию увеличивается. При пожаре, исходя из сказанного, большое значение имеет скорость повышения температуры и скорость развития пластической деформации при достижении критической температуры.

Рис. 2.15. Температурная зависимость критического касательного напряжения монокристаллов меди (а) и железа (б) (Р. Хоникомб)

Предел текучести монокристаллов и поликристаллов во всех металлах при понижении температуры возрастает. Особенно резкая температурная зависимость предела текучести наблюдается у монокристаллов с ОЦК-решеткой. Это видно из рис. 2.15 а, б, где показаны соответственно температурные зависимости критического касательного напряжения для монокристаллов меди чистотой 99, 98 % ат (решетка ГЦК) и монокристаллов железа чистотой 99, 96 % ат (решетка ОЦК). У гексагональных монокристаллов предел текучести также растет с понижением температуры, но не столь сильно, как у ОЦК [26, 27].

Температура испытания очень существенно влияет и на деформационное упрочнение, так как термическая активация эффективно действует не только на начальных стадиях деформации, но и на более поздних, в процессе развития деформационного упрочнения. Поэтому следует ожидать более значительного деформационного упрочнения при

понижении температуры, и, действительно, такая тенденция наблюдается на практике (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Зависимость вида кривых касательное напряжение t — деформация сдвига g от температуры для меди: 1 — 4, 2 К; 2 — 77 К; 3 — комнатная температура; 4 — 600 К (Р. Хоникомб)

Повышение скорости деформации действует на предел текучести и деформационное упрочнение аналогично снижению температуры: с повышением скорости приложения нагрузки растет напряжение начала пластической деформации t_кр (рис. 2.17). Критическая температура для НМК тем больше, чем быстрее повышается температура при пожаре.

Рис. 2.17. Зависимость критического касательного напряжения от времениприложения нагрузки для меди и алюминия (Д. Крамер)

При очень малых скоростях деформации, сравнимых со скоростями протекания диффузионных процессов в кристаллах, опять наблюдается некоторый рост напряжения начала пластической деформации. Это связано с тем, что при столь малых скоростях нагружения происходит «залечивание» слабых мест в кристалле. Например, под действием очень медленно нарастающего напряжения наиболее длинные легкоподвижные дислокации, которые обычно первыми начинают двигаться при нарастании напряжения и являются примером слабых мест, могут быть закреплены диффундирующими к ним точечными дефектами. На этом основано применение нового метода упрочнения, названного программным (см. гл. 8).

В поликристаллах помимо температуры и скорости деформации на предел текучести и деформационное упрочнение сильное влияние оказывает размер зерна или субзерна. Особенно это сказывается на условном пределе текучести s_{0, 2} вследствие резкого начального, деформационного упрочнения. Из-за несовпадения систем скольжения на границе между зернами сопротивление началу пластической деформации в первом приближении тем больше, чем больше угол разориентировки q между зернами (см. рис. 2.12). При уменьшении размера зерна в поликристалле угол разориентировки в среднем возрастает. Следовательно, предел текучести должен увеличиваться с уменьшением размера зерна. Такая зависимость действительно наблюдается и описывается уравнением Холла—Петча:

(2.14)

где s₁ — напряжение начала скольжения в отсутствие сопротивления со стороны границ зерен; К — коэффициент, определяющий концентрацию напряжений в плоскости скольжения перед границей; d — размер зерна или субзерна, если развита сетка субграниц. Более точно под d следует понимать расстояние в плоскости скольжения, на котором происходит беспрепятственное движение дислокаций [28].

Это уравнение хорошо подтверждается на практике. При уменьшении размера зерна возрастание прочности сопровождается сохранением достаточного резерва пластичности. Поэтому весьма перспективны методы упрочнения металлических материалов путем создания в них сверхмелкого зерна (см. гл. 8).

На характер деформационного упрочнения размер зерна влияет более слабо, чем на предел текучести. В процессе пластической деформации происходит переориентация отдельных зерен. Теоретически после удлинения на несколько процентов деформационные кривые для поликристаллов и монокристаллов с несколькими системами скольжения должны идти параллельно, т. е. иметь близкие значения коэффициента упрочнения. Практически коэффициент упрочнения для поликристаллов остается выше, чем для соответствующего монокристалла. Это связано с тем, что при равной деформации монокристалла и отдельного зерна в поликристалле плотность дислокаций в зерне будет выше, чем в монокристалле, так как отдельные участки границы зерна могут действовать как источники новых дислокаций [32].

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒