Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
20*
308
Глава IB
и свинец обнаруживают тенденцию к рекристаллизации, как только деформация ползучести достигнет критической величины. Никель и аустенитная сталь также склонны к рекристаллизации, хотя при определенных условиях у них формируются субструктуры.
В алюминии разориентировка между субзернами может достигать достаточно большой величины (наклон до 40"), в особенности в тех случаях, когда блоки расположены по обе стороны полосы сброса; это особенно ярко проявляется при повышенных температурах. Такне полосі»! разделяют зерна на
Ф и г. 13.8. Микрофотографии (; 75) и рентгенограммы порошка поликристалл ііческого алюминия: а — деформированного с большой скоростью при 250° С; б — деформированного с малой скоростью при 300е С (11,2% за 50 ч при напряжении 371 гс/мм-) [12].
разориентированные слои, внутри которых в дальнейшем возникают малые разориентнровки, характерные для ползучести мелкозернистых материалов. Величина разориентнровки субзерен [13] зависит от степени деформации — разориентировка возрастает в процессе ползучести:
где 0 — разориентировка субзерен в радианах, а є — степепь деформации ползучести.
Размер субзерен обратно пропорционален напряжению и скорости деформации. С повышением температуры размер субзерен возрастает, однако он, по-видимому, не зависит от величины зерен, хотя величина зерен, конечно,
Ползучесть чистых металлов и сплавов
определяет верхний предел, которого могут достигнуть субзерна при повышении температуры.
Метод просвечивающей электронной микроскопии тонких пленок позволяет осуществить более точное наблюдение природы субструктуры. В частности, исследования а-железа [16, 17] обнаружили заметную субструктурут часто с хорошо различимой сеткой дислокаций (фиг. 13.9), что соответствует переходу от первой ко второй стадии ползучести. И границы наклона, и гексагональная сетка дислокаций характерны для второй стадии ползучести. С возрастанием степени деформации при ползучести субграницы становятся
Ф и г. 13.9. Субструктура ползучести сплава железо — углерод, деформированного
на 5% при 550° С (Мак-Лтш). Электронная микрофотография тонкой фольги, х45 ООО.
более четкими, а дислокаций внутри субзерен остается меньше [181. Размер субзерен в образце железа после ползучести при 500° С много больше, чем в том же образце, деформированном при комнатной температуре. Интересно отметить, что даже у металлов с небольшой энергией дефекта упаковки, например у аустеиитной стали Cr — Ni — Mu, после ползучести при температуре 700° С методом электронной микроскопии тонких пленок можно обнаружить четкую субструктуру [16].
Скольжение по границам зерен является весьма существенной характеристикой деформации поликристаллических металлов на стадии установившейся ползучести. Микроскопические исследования показивают, что по границам, расположенным под углом 45° к оси напряжения, скольжение происходит более интенсивно, чем по границам, расположенным под другими углами, что свидетельствует о наличии значительных напряжений сдвига,, действующих вдоль границ. Как в случае бикристаллов, отдельные границы движутся не плавно, а малыми скачками. Однако суммарный эффект при испытании на ползучесть представляет собой постепенное возрастание степени деформации за счет границ зерен.
В ряде количественных исследований было осуществлено определение' степени деформации по границам зерен. При этом были использованы два основных метода:
1. Усреднение смещений, измеренных вдоль отдельных границ; методы усреднения могут быть разными, однако во всех случаях делается попытка
310
Глава 13
внести в результаты поправки, зависящие от углов, образованных границей с осью напряжений и с плоскостью наблюдения; при этом
?г. 3 = Лп1, (13.7)
где А — коэффициент усреднения, п — число границ на 1 см, I — средняя величина составляющей смещения по границам зерен, параллельной оси напряжения.
2. Измерение изменений формы зерен внутри образца; при этом принимают, что величина удлинения этих зерен равна величине растяжения за счет кристаллографического сдвига; чтобы найти деформацию по границам зерен, из полной деформации вычитают указанную величину удлинения [74].
30
ZO
JO
Правая
x / 10,1 зерна//им о 2 2,7зерна /мм ? 3 1,0 зерна/мм А 4 0,4 зерна/мм
1OO 200 300 400
Температура, "С
500
600
Ф и г. 13.10. Скольжение по границам зерен в алюминии после удлинения на 10% в зависимости от температуры [77].
Кривые 2, 3 1/1^4 построены по данным измерений иа поверхности, кривая 1 — по данным измерений изменения формы зерен по сечению образца.
Было показано [19], что оба метода дают сравнимые результаты для алюминия. Кривая 1 на фиг. 13.10 была получена вторым методом, кривые 2—4— первым методом. Эти результаты показывают, что скольжение по границам зерен приданной полной деформации возрастает с увеличением температуры, достигая постоянной величины. Эта величина, соответствующая площадке на кривой, возрастает с уменьшением размера зерен, т. е. с увеличением протяженности границ зерен. Зависимость между величиной скольжения по границам зерен и удлинением имеет приблизительно линейный характер.
