Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Фиг. 12.12. Схемы напряжений при течении материала в состоянии двухосного растяжения [5].
типов скольжения (фиг. 4.29), которые обычно имеют место в титане, цирконии и магнии. Следовательно, при деформации растяжения все сдвиги будут стремиться располагаться в плоскости полосы, которая, таким образом, не будет утоняться в процессе деформации. Выше было отмечено, что стойкость против утонения при испытаниях на растяжение измеряется величиной отношения R деформации по ширине к деформации по толщине. В нормальном изотропном поликристаллическом металле, т. е. при отсутствии текстуры, R = 1, а в случае идеальной гексагональной текстуры, о которой идет здесь речь, R ~ оо; однако эта величина существенно снижается вследствие отклонений от идеальной ориентировки в реальных текстурах. Типичные значения R для металлов с гексагональной решеткой, в которых формируется соответствующая текстура, таковы:'
сплавы на основе а-титана 3—5;
циркалой-2 (сплав на основе циркония) до 7,7 (в случае больших обжатий при прокатке).
При наличии очень сильной текстуры R весьма слабо зависит от направления оси образца в плоскости прокатки. Механические свойства таких листов не особенно высоки при линейной (одноосной) схеме растяжения; например, предел текучести при растяжении будет весьма низким, если осуществляется небаэисное скольжение. Однако при двухосном растяжении, которое можно рассматривать как гидростатичесиое растяжение плюс одноосное сжатие по нормали к поверхности листа (фиг. 12.12), предел текучести будет достигнут лишь в том случае, если растягивающее напряжение станет равным сжимающему напряжению, нормальному поверхности листа. Это сжимающее напряжение течения, ориентированное в поперечном направлении, в случае материалов с неупорядоченным расположением зерен будет оказывать действие, аналогичное одноосному растягивающему напряжению, приложенному в плоскости, параллельной поверхности листа; таким образом, течение будет происходить под действием одноосного растягивающего напряжения. Однако для сильно текстурованных материалов отсутствие подходяще ориентированной системы скольжения, которая позволяла бы листу утоняться, приводит к высокому пределу текучести при сжатии, следовательно, к значительному упрочнению при двухосной схеме растяжения. Предельный случай в этом отношении был получен при сжатии монокри-
Анизотропия в поликристаллических металлах
295
сталла бериллия [46] вдоль оси с при 77 К. Течения не было обнаружено до тех пор, пока сжимающее напряжение не достигло 400 кгс/мм2; после этого металл мгновенно разрушился.
Упрочнение путем создания текстуры, которая не может легко деформироваться, называют «упрочнением текстурованием». Это явление весьма полезно в практике использования листового материала, а также при производстве сосудов высокого давления. Вероятно также, что листы, упрочненные текстурой, будут более стойкими против вдавливания поверхности при ударах. Недавние исследования титаповых сплавов показали, что сплав Ti — 4% Al [47] может иметь значения R до 6, как результат сильной базисной текстуры прокатки. С точки зрения возможности упрочнения текстурованием этот материал, вероятно, весьма эффективен.
Поскольку базисные текстуры прокатки обычно сохраняются и даже усиливаются при рекристаллизации, текстуры рекристаллизации следует рассматривать как потенциально возможный метод упрочнения текстурованием.
Вследствие того что металлы с кубической решеткой имеют множество систем скольжения, они не обнаруживают такой сильной анизотропии механических свойств, как металлы с гексагональной решеткой. Однако Хосфорд и Бэкофен (45], воспользовавшись оригинальной методикой Тейлора для определения свойств поликристаллических материалов по свойствам монокристаллов (гл. 9), показали, что и здесь можно ожидать некоторого упрочнения текстурованием. Этот анализ был использован для доказательства того, что способность к вытяжке стального листа выше в том случае, если 25000 текстура представляет собой ори ентировку плоскостей {111} параллельно плоскости прокатки, и понижается, если в плоскости прокатки преобладают плоскости {100}.
§ 8. Анизотропия магнитных свойств
Ферромагнитные свойства а-железа с объемноцентрированной кубической решеткой анизотропны. Намагниченность насыщения одинакова для кристаллитов с различной ориентировкой, однако скорость приближения к намагниченности насыщения существенно изменяется в зависимости от ориентировки [48]. Фиг. 12.13 показывает, что насыщение ориентировки (100) происходит быстрее, чем насыщение любой из ориентировок (НО) или (111); таким образом, направление, соответствующее ребру куба, насыщается легче всего, тогда как направление, соответствующее диагонали куба, насыщается труднее всего.
На основании сказанного легко понять, что лист поликристаллического железа с соответствующей текстурой может превосходить по магнитным свойствам лист с беспорядочно ориентированными зернами. Электротехническая промышленность использует для сердечников трансформаторов лист из сплава железо — 3,5% кремния с целью достижения минимальных потерь на гистерезис; при этом лист должен обладать сильно развитой кубической
