Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Это соотношение отражает вклад двух типов течения в удлинение образца. Во-первых, при х=0 имеет место течение, зависящее от параметра ?, которое может быть описано соотношением
e = e0(l + ?/1/3). (13.2)
Доля отой компоненты с течением времени быстро уменьшается, что соответствует первой стадии ползучести (фиг. 13.3). Во-вторых, когда ? = 0,
е=е0ех'. (13.3)
304
Глава 13
На фиг. 13.3 показано, что компонента ползучести, определяемая параметром к, характеризуется постоянной скоростью деформации, что соответствует второйстадии ползучести, или установившейся ползучести1) (фиг. 13.3). Андраде считал, что переходная стадия ползучести, или течение, соответствующее параметру ?, возникает вследствие процессов скольжения, происходящих внутри зерен, тогда как течение, соответствующее параметру я, является результатом скольяїєния по границам зерен. Как мы увидим ниже,
о ю юг ю3
Фиг. 13.4. Кривые ползучести поликристаллической меди при напряжении 18 кгс/мм2 в интервале температур 77—443 К. [8].
эта картина не совсем верна, так как вторая стадия ползучести возникает не только вследствие скольжения по границам зерен, но в особенности как результат движения дислокаций внутри зерен.
Тот факт, что ни одно соотношение, выведенное с целью дать аналитическое выражение кривой ползучести, не может описать данные опытов во всем интервале используемых при эксперименте условий испытаний, иллюстрируется поведением многих металлов при низких температурах. Уайетт [8], испытывая поликристаллическую медь в интервале температур 77—443 К, обнаружил, что при низких температурах имеет место логарифмическая зависимость, однако при повышенных температурах какой-то дополнительный процесс приводит к тому, что в любой данный момент деформация оказывается большей, чем следует из логарифмического закона (фиг. 13.4). Он предложил соотношение
е = a log t + bf1 + et, (13.4)
где а, Ъ и с — постоянные, п ж 1I3. Это соотношение, включающее три члена разного типа — логарифмический, степенной и линейный, а также три различные постоянные,— представляет большие возможности в отношении математического описания наблюдаемого поведения металлов при различных условиях ползучести.
1J В формулах (13.1) — (13.3) речь идет по существу об изменении абсолютного размера образца Z. Если (при х = 0) Z = Z0 (1 -f ?f1/s), где Z0 — начальный размер образца, то 8 = In (//Z0) = In (1 + Pf1Zs). При ? =0 Z = Z0eMt и є = In (Ul0) = ні.— Прим. ред.
Ползучесть чистых металлов и сплавов
305
Не следует забывать, однако, что приведенные выше соотношения получены эмпирически, а не выведены из какой-либо формальной модели процесса ползучести. Уайетт в процессе испытаний меди менял температуру и напряжение и обнаружил, что характер ползучести различен в интервалах низких н высоких температур. Он нашел, что в области логарифмической ползучести применимо механическое уравнение состояния, т. е. скорость ползучести однозначно определяется как функция напряжения, деформации и температуры. Однако в области повышенных температур (выше комнатной) механическое уравнение состояния применять уже нельзя.
¦3?
¦50
•6.0
• Cu A cc-Th
Arf-Fe r?Th
¦/-Fe О латунь 70/30 ?• Ni
7 8 9 W II 12 /З 14 15 16 17 IB 19 20 21 їді+ 2%ЛТ^ в %аа'ч> Фиг. 13.5. Характеристики ползучести различных металлов [77].
В то время как ползучесть при низких температурах представляет лишь принципиальный интерес, поведение металлов при высоких температурах привлекает наибольшее внимание в связи со структурными изменениями, происходящими в процессе деформации, а также потому, что поведение материала в интервале повышенных температур имеет практическое значение. Вторая стадия ползучести, описываемая линейной функцией времени, весьма сильно зависит от температуры и напряжения, при этом скорость
ползучести е определяется выражение»!
l = Ae-{Q-aG)/RT, (І3.5)
где А и а—постоянные, () —энергия активации при условии равенства нулю приложенного напряжения о*.
Дорн [2] и Виртмаи [28] предложили другое выражение:
U^e-W", (13.6)
где Qsd — энергия активации самодиффузии. Выражение такого типа позволяет наносить на один график данные по ползучести различных металлов (фиг. 13.5). Линейные зависимости, как и следовало ожидать, располагаются в левой части фиг. 13.5, т. е. при низких напряжениях и высоких температурах, когда п ж 5; в правой части кривые имеют тенденцию отклоняться и сторону осп абсцисс. Установлено, что это соотношение справедливо лишь при высоких температурах и небольших напряжениях, когда можно считать, что скорость ползучести контролируется переползанием дислокаций.
20—1235
306
Глава 13
Много внимания было уделено определению энергии активации Q, так как знание этой величины позволяет выделить действующий механизм ползучести среди нескольких возможных. Кроме того, существенное изменение величины Q при варьировании температуры свидетельствует об изменении механизма ползучести (§ 5 данной главы).
§ 3. Структурные пзмененкя в процессе по. із учес th
