Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
§ в. Влияние различных переменных параметров на критическое напряжение сдвига
Как упоминалось выше, T0 — весьма структурно-чувствительная величина. Наиболее важным переменным параметром является, несомненно, степень чистоты металлических кристаллов, используемых для определения т0. Рози [13] определил T0 для кристаллов серебра при комнатной температуре и установил, что средние значения T0 составляют 48, 73 и 131 гс/мм2 для кристаллов чистоты 99,99, 99,97 и 99,93% соответственно. Для кадмия
О 100 200 300 400 500
Температура, H
Ф и г. 2.13. Температурная зависимость напряжения T0 для магния [21].
j — Бурке и Хиббард, Конрад и Робертсон; 2 — Шмид и Зибель.
чистоты 99,999% величина T0 равна 10—17 гс/мм2, тогда как для такого же материала чистоты 99,99% э- а величина составляла около 60 гс/мм2. Причина большого влияния примесей на величину T0 будет проанализирована в гл. 6 при рассмотрении прочности твердых растворов.
Критическое напряжение сдвига также очень сильно зависит от температуры, при которой оно измеряется, особенно если эта температура значительно ниже точки плавления. На фиг. 2.13 показаны две группы данных для кристаллов магния в температурной области 100—600 К, из которых видно, что выше 300 К не наблюдается заметного уменьшения т0, тогда как при изменении температуры от 300 до 100 К T0 увеличивается вдвое. Расхождение между данными Шмида и Зибеля [1] и Бурке и Хиббарда [10] может быть связано с неодинаковой степенью чистоты кристаллов.
Для кристаллов алюминия чистоты 99,996% выявлена заметная зависимость T0 от температуры ниже 200 К, но выше этой температуры указанная зависимость не очень сильна; подобные же результаты получены на кристаллах меди [14].
Скорость деформирования также влияет на величину т0, которая возрастает при увеличении скорости. Для кристаллов кадмия, деформированных
Деформация металлических кристаллов
.'Ji
при комнатной температуре, значения T0 изменяются от 20 гемм- при скорости деформирования менее Ю-" с-1 до 45 гс/мм2 при скорости IU-1 с"1. Высокие скорости деформирования по-дав.'іяют зависимую от времени компоненту деформацій! (ползучесть), которая и противном случае приводила бы к пластической деформации при меньших иаиряжсиинх.
§ 7. Определение едиигоіюіі деформации
Подобно напряжению сдвига сдвиговая деформации является более точной характеристикой материала, чем общее удлинение в процентах; она определяется как относительное смещение двух ближайших соседних плоскостей гкольжепнн. Во в])омя процесса скольжения происходит изменение геометрии образца, и результате которого кристалл, первоначально круглый в поперечном сечении, становится но мере удлинения овальным (фиг. 2.14. а п б). • )то приводит к ih)BOj)OTy направления е.сольжеппя и сторону оси растяжения, как DTo схематически показано па фиг. 2ЛГ), где положение решетки сохраняется постоянным, тогда как ось кристалла смещается. Ота схема позволяет вывести некоторые полезные соотношения.
Если /0 и ^i —длина кристалла до деформации п после нее. a a0 п /., — углы между осью кристалла и направлением скольжения до и после данной
деформации соответственно, то для треугольника ALf И' справедливо следуіоііич* соотношение:
Ф к г. 2.14. Деформация кристалла цинка растяжением (Паркер и Уот-борп).
'і пил г і н'рс.ш. кил сит; у.
/f sin?.,
SlU A1
Ось эллипса скольжения
Направление снолыкения
\.\T\. К пиролслонпю сдвиговой дефор-
H треугольниках .MiS п Л Ii'N AS -= /0siii X0 /, sin X,- (2.:і)
где */0 к /, — углы между плоскостью скольжении и осью растяжения до и после деформации. Из треугольника ЛИН' имеем
Uli' - ;' Hin (>¦„ - А,)] Sin A1)
Так как сдвиговая деформации к ])авиа Ші'/AS. можно записать
F_._h_ sin IAn-X1) , ,
lQ sin -/d sin /-о '
<I» и .. _...........r
мацип.
Мсиользун соотношения (2.2) и (2..4), мы можем исключить отсюда A,: кода
TTnW(J7 (?Г~ c,,sX")-
32
Глава 2
Таким образом, если известны первоначальная ориентировка элементов скольжения (%а и X0) и величина удлинения, то можно определить сдвиговую деформацию. Если же известны конечные положения элементов скольжения, то е можно определить по формуле
е—_ cos X0
" sin xi sin Xo ' * '
§ 8. Кривые напряжение— деформация металлических:
кристаллов
Те же доводы, которые приводились для обоснования использования критического напряжения сдвига т0, показывают, что всю кривую напряжение — деформация кристалла лучше всего строить в координатах: приведенное напряжение сдвига — приведенная сдвиговая деформация, которые
О ЮО 200 SQQ 400 500 600 700
Сдвиговая деформация, ?;
Фиг. 2.16. Кривые напряжение сдвига — сдвиговая деформация металлических кристаллов [1].
определены в предыдущих параграфах. Такой способ уменьшает, хотя и не устраняет полностью, различие кривых, получаемых от кристаллов разной ориентировки. Если кривые напряжение — деформация для ряда металлов построить таким способом (фиг. 2.16), то можно установить некоторые различия между гранецентрированными кубическими металлами, с одной стороны, и такими типичными гексагональными металлами, как кадмий, цинк и магний,— с другой. Из фиг. 2.16 видно, что во всех случаях приведенное напряжение сдвига увеличивается с ростом деформации. В этом состоит явление деформационного упрочнения, или наклепа, которое играет главную роль при деформации кристаллов. Степень упрочнения г. ц. к. металлических кристаллов, как это видно, много больше, чем степень упрочнения гексагональных металлов — кадмия, цинка и магния; однако это различие менее выражено, если сопоставлять металлы с близкими точками плавления, например алюминий и магний. Гексагональные металлы способны претерпевать очень большие сдвиговые деформации, но только в том случае, если кристаллы ориентированы подходящим образом. Чтобы понять эти различия, рассмотрим более подробно геометрические аспекты скольжения гранецентрированных кубических и гексагональных плотно упакованных кристаллов.
