Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Большого различия вида кривых напряжение — деформация для кристаллов разных ориентировок можно избежать, используя приведенные напряжение сдвига и сдвиговую деформацию, но в отличие от критического приведенного напряжения сдвига T0 значения приведенного напряжения сдвига т при деформации є для всех таких кристаллов не совпадают. Это
T0 1
1
(2.7)
Растяжение, % [\
= 25%)
Деформация металлических кристаллов
35
обусловлено прежде всего различиями в степени деформационного упрочнения кристаллов, которая в свою очередь зависит от структурных изменений в металле. Однако, если исключить предельные ориентировки, т. е. очень малые и очень большие значения углов %о, поведение большинства кристаллов какого-либо металла можно аппроксимировать единой кривой в координатах приведенное напряжение сдвига — сдвиговая деформация.
В классических исследованиях Шмида и Боаса получено много данных о характере кривых напряжение сдвига — сдвиговая деформация гексагональных металлов (цинка, кадмия и магния), которые отличаются следующими основными особенностями:
1) большими деформациями скольжения (для подходящих ориентировок);
2) малыми скоростями линейного упрочнения (при комнатной температуре и выше) на большей части кривой напряжение — деформация;
3) заметной температурной зависимостью кривых напряжение — деформация.
На фиг. 2.19 приведены данные для кадмия, которые иллюстрируют перечисленные выше три положения. Особенно отчетливо видно резко выраженное влияние температуры деформации на вид кривых,
§ 10« Гранецснтрироваииые кубические кристаллы. Геометрическое рассмотрение
Поведение гранецентрированных кубических кристаллов при деформации отличается от «идеального» поведения гексагональных металлов цинка и кадмия, так как в первых имеется гораздо больший выбор возможных систем скольжения и раньше или позже в пластическую деформацию включаются другие системы скольжения, помимо первичной.
Система, по которой начинается деформация, называется первичной; это всегда такая система, для которой приведенное напряжение сдвига наибольшее. Если ориентировка кристалла известна, то значения углов /0 и X0 для всех двенадцати возможных систем скольжения можно измерить по стереографической проекции и, таким образом, рассчитать фактор Шмида sin % cos X. Действующая система скольжения имеет наибольший фактор Шмида. Поэтому выбор системы скольжения зависит от ориентировки кристалла относительно оси приложенного напряжения.
Соотношение между осью приложенного напряжения и двенадцатью возможными системами скольжения хорошо видно на стереографической проекции, где каждый из элементарных треугольников определяет область, в которой действует какая-либо определенная система скольжения (фиг. 2.8). Имеется четыре полюса <111 >, обозначенные буквами A1 В, С, D и соответствующие выходам нормалей к октаэдрическим плоскостям скольжения* и шесть направлений скольжения от І до VI. Если взять обычный стандартный треугольник WAI1 то видно, что в пределах его границ действует система BIY; это означает, что при деформации растяжения, когда ось растяжения
О 200 400 600 800 1000 JZOO 1400 Сдвиговая деформация, %
Фиг. 2.19. Кривые напряжение — деформация кристаллов кадмия [ 1 ].
Пунктирные кривые получены при скоростях деформирования, в 100 раз больших, чем сплошные кривые.
3*
36
Глава 2
лежит в данном треугольнике, плоскостью скольжения является плоскость B1 а направлением скольжения — направление IV.
Стереографическая проекция позволяет проследить за поворотом кристалла, происходящим во время деформации. При испытаниях на растяжение имеется тенденция к повороту направления скольжения к оси растяжения; однако при рассмотрении проекции можно считать, что ось растяжения поворачивается к направлению скольжения IV. На фиг. 2.20 указаны знаки поворотов для области ориентировок внутри стандартного стереографического треугольника. Однако поворот приводит в конце концов ось растяжения
Сопряженная плоскость
Il ш
Поперечная плоскость
Л
Критическая плоскость
Стандартный треугольник
м I
Первичная у] А плоскость
В
Фиг. 2.20. Поворот оси кристаллов при скольжении; действие вторичных систем.
на границу WjA между двумя стереографическими треугольниками, во втором из которых действует совершенно другая система скольжения Cl (фиг. 2.8). Обыкновенно в этой точке деформация протекает одновременно по двум системам скольжения, т. е. осуществляется двойное, или сопряженное скольжение.
Как показано на фиг. 2.8 и 2.20, система (ГЇ1) [011] является сопряженной системой скольжения, а (111) [101] — первичной системой. Двойное скольжение служит причиной дальнейшего движения оси образца вдоль границы [00I]-[IlI] треугольника по направлению к полюсу [112], который находится на середине расстояния между двумя действующими направлениями
скольжения [101] и [011] и лежит на большом круге, соединяющем эти полюса. Когда ось растяжения достигает этой ориентировки, она сохраняется в таком положении до образования на образце локализованной шейки и происходящего затем разрушения. Таким образом, наступление двойного скольжения вследствие прекращения поворота оси кристалла к направлению скольжения приводит в конечном итоге к значительно меньшему растяжению кубических кристаллов по сравнению с гексагональными, для которых при повороте ось достигает положений, лежащих в пределах нескольких градусов от направления скольжения при скольжении только по одной системе. Количественное выражение указанного различия легко получить, используя приведенное выше соотношение (2.3). Для кубических кристаллов сдвиговая деформация редко достигает величины 100%, что резко отличается от поведения кристаллов цинка, кадмия и магния.
