Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Ползучесть чистых металлов и сплавов
313
выделений и границ зерен. Вероятно, что в таком сложном процессе, каким является ползучесть, одновременно действует более чем один механизм. Допустим, что эти механизмы зависят друг от друга; в этом случае наиболее медленный и имеющий наибольшую энергию активации из них будет контролировать скорость всего процесса деформации. Если же различные процессы, действующие при ползучести, не зависят друг от друга, то один из них, с наименьшей энергией активации, будет доминирующим процессом.
Дорн и др. [1, 20] предположили, что коэффициент А в формуле (13.9) не претерпевает существенных изменений в малом интервале температур; на этом основании они разработали методику определения энергии активации АН. Испытание на ползучесть проводится при температуре Tt, при постоянном напряжении до некоторой определенной степени деформации, при которой температуру скачком меняют на некоторую небольшую величину AT* до T2. Это немедленно приводит к изменению скорости ползучести, которая, как предполагается, при начальной и конечной температурах соответствует одному и тому же структурному состоянию. Таким образом, считают, что изменение скорости ползучести происходит исключительно вследствие изменения температуры. Если допустить, что действует лишь
один активируемый процесс, и измерить скорости ползучести E1 и е2 до и сразу же после изменения температуры, то, используя формулу (13.9), можно написать
1^HiRTi = 'чешщтк (13.10)
Отсюда
Д1п^) = АЯ (-1---^). (13.11)
На фиг. 13.13 показана типичная кривая подобного испытания поликристаллического алюминия; здесь в точке A^ температура была понижена на 20° а в точке В — повышена на 20°. На фиг. 13.13, б представлена зависимость скорости ползучести от степени деформации; на кривой имеется два разрыва, являющиеся следствием изменения температуры. Используя приведенные выше выражения, можно подсчитать, что в интервале температур 450—470° К величина АН лежит в пределах 30 000—31 500 кал/моль.
Исследования поведения алюминия при ползучести в более широком интервале температур показали, что при температурах выше 500 К энергия активации остается постоянной и равной приблизительно 35 500 кал/моль, а в интервале температур 240^370 К энергия активации также остается постоянной и ее величина оказывается порядка 27 500 кал/моль. Из этих данных следует, что в указанных интервалах температур скорость ползучести определяют два разных механизма. Между 370 и 500 К энергия активации возрастает от 27 500 до 35 500 кал/моль, что свидетельствует об одновременном действии в этом интервале двух взаимозависимых механизмов.
Существует и другой метод, при котором проводят два отдельных испытания на ползучесть при одном и том же напряжении и различных температурах; при этом допускают, что структура остается неизменной на протяжении стадии установившейся ползучести, или, точнее, что при одной и той же степени деформации, но при различных температурах, структура одинакова. Для выражения полученной закономерности используют степенную функцию:
8 = а*(ге-йаг/лг)п| (13.12)
где t — время, п и а — постоянные величины.
Испытания на ползучесть проводят при температурах Ti и T2, определяя при этом отрезки времени и t2, необходимые для достижения заданной степени деформации. Тогда
з
1
Є ¦о
I
10'
ю~
1,00 Время, ч
2.00
і -1
і
I І
1500t
< <i
! І
I I
I
O = 1,372*0,007hzc/m*,* о я= um пк I N J I
&^450,2,Н і і !
00/ 0,02
0,0*1
\A \8
/істинная деформация ползучести t
0,08 0,09
Ф и г. 13.13. Кривая ползучести чистого алюминия при циклическом изменении температуры (а) и кривые «скорость ползучести — истинная деформация ползучести» (6) (Дорн
[1]).
Ф п г. 1:4.14. Зависимость между деформацией ползучести и временем с поправкой на изменение температуры при постоянном напряжении 2,1 кгс/мм2 (Дорн [20]).
Ползучесть чистых металлов и сплавов
315
откуда
Aflr = 7?" tln <i -ln «• (13.13)
Использование описанного метода связано с некоторыми трудностями, так как при достаточно большом различии между T1 и Тг могут иметь место изменения структуры; более того, форма кривых ползучести может быть разной. Однако для алюминия в интервале температур 400—500° С этот метод дает удовлетворительные результаты. На фиг. 13.14 приведены данные по различным кривым ползучести, полученным при неодинаковых температурах; эти данные хорошо укладываются на одну кривую зависимости степени деформации при ползучести от /е~ЛЯ/лг, где энергия активации АН равна 34 ООО кал/моль.
Важно также знать, зависит ли величина энергии активации от каких-либо физических факторов. Хорошо изучено влияние деформации ползучести на АН для алюминия; оказалось, что в пределах ошибки опыта энергия активации не зависит от деформации ползучести как при высоких, так и при низких температурах. Было показано также, что энергия активации ие зависит от степени деформации для меди [21], таллия, магния, нержавеющей стали [22] и ряда других сплавов. Кроме того, влияние напряжения на Д#, по-видимому, весьма мало в случае деформации при высоких температурах, когда энергия активации ползучести очень близка к энергии активации диффузии (табл. 13.1). Энергия активации ие зависит н от температуры, если последняя достаточно высока; однако при пониженных температурах наблюдаются значительные изменения.
