Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
330
Глава 13
2* Кривые ползучести твердых растворов
Поведение серии твердых растворов системы никель — титан представлено на фиг. 13.26, где видно заметное влияние содержания Ti до 2% на деформацию ползучести при 800° С [57]. Упрочнение при ползучести определяется соотношением
de
С,
(13.34) деформация
где с — атомная концентрация растворенного элемента, ес ползучести, е0 — мгновенная деформация.
Скорость изменения ес с изменением концентрации зависит от природы атомов растворенного вещества: атомы одних металлов могут быть гораздо более эффективными, чем атомы других. Вполне возможно, что существует
AjO am % Ti
30 40 50 Время,ч
Фиг. 13.26. Кривые ползучести твердых растворов никель — титан при 800° С [57] Напряжение 0,28 кгс/мма; содержание титана в пределах 0,5—4 ат,%.
общая закономерность, подобная той, которая имеется для металлов, используемых в качестве упрочняющих добавок в твердых растворах при низких температурах, однако для ее установления не хватает данных. Для твердых растворов снижение скорости установившейся ползучести почти всегда означает увеличение времени до разрушения, однако долговечность материала может катастрофически снизиться в случае малых концентраций выделений по границам зерен. Разбавленные твердые растворы меди и магния в алюминии имеют достаточно высокую долговечность при температурах испытания от 0,5 до 0,8 Tm [58], однако цинк, учитывая его влияние на процессы возврата в алюминии, оказывает малое влияние на долговечность.
3. Влияние превращения порядои—беспорядок на ползучесть
В настоящее время надежно установлено, что если в твердом растворе идет процесс упорядочения, то сопротивление ползучести существенно возрастает. Такая закономерность была обнаружена для ?-латуни [59], скорость ползучести которой резко падает при 470° С (фиг. 13.27), что соответствует критической температуре Тс, при которой в процессе охлаждения в этом материале возникает дальний порядок. Аналогичные результаты были получены для сплавов железо — алюминий [60] и железо — никель [61]. Для сплавов железо — алюминий было найдено, что энергия активации пол-
Ползучесть чистих металлов и сплавов
331
зучести в упорядоченном состоянии значительно выше (почти в 2 раза), чем энергия активации самодиффузии, которая равна энергии активации ползучести неупорядоченных сплавов. Дополнительная энергия активации, по-видимому, необходима для передвижения пары дислокаций, которое
Температура ,"С
Ф и г. 13.27. Ползучесть ?-латуни при температурах ниже и выше температуры упорядочения [59].
требуется для осуществления единичного акта скольжения, если упорядочение сохраняется при пересечении плоскости скольжения. Разупорядоче-ние, создаваемое первой дислокацией пары, устраняется при прохождении второй дислокации. Такие пары дислокаций аналогичны растянутым дислокациям в металлах с малой энергией дефекта упаковки в том отношении, что они не могут легко переползать или осуществлять поперечное скольжение.
4. Твердеющие вследствие выделений и дисперснонно-твердеіощне сплавы
Поведение сплавов, содержащих один или несколько типов выделений или дисперсных частиц, представляет особый практический интерес, так как к этой категории относятся все наиболее важные сплавы, стойкие по отношению к ползучести. К сожалению, их поведение чрезвычайно сложно, и часто его трудно предсказать без проведения специальных длительных испытаний на ползучесть. Трудности частично обусловлены тем, что в процессе испытаний происходят структурные изменения, такие, как выделение дисперсных частиц; невозможно также удовлетворительно предсказать характер влияния изменений природы выделяющихся частиц и их распределения на всю гамму свойств сплава при ползучести в некоторой области температур и напряжений и при различных других внешних условиях. Однако можно выделить некоторые основные принципы и исходя из них объяснить в общем виде хорошее сопротивление ползучести некоторых типов сплавов.
Как и в чистых металлах, деформация при ползучести сплавов возникает за счет движения дислокаций внутри зерен и скольжения по границам зерен. Наличие дисперсных выделений в кристаллах и по границам зерен естественно оказывает влияние на оба эти процесса; характер этого влияния будет рассмотрен ниже.
В условиях высокотемпературной ползучести переползание дислокаций, по-видимому, является процессом, контролирующим скорость ползу-
332
Глава 18
чести, так же как в случае чистых металлов; однако для доказательства этого положения нет достаточного количества надежных данных [6]. Энергия активации ползучести ряда сталей сравнима с энергией активации а-железа; с другой стороны, энергия активации сплавов на основе никеля типа нимоник намного выше энергии активации других сплавов на основе никеля. Алюминиевые") сплавы, содержащие дисперсную фазу, имеют такую же энергию активации второй стадии ползучести, как и чистый алюминий [62].
Общепризнано, что дисперсные включения соответствующего размера и распределения намного эффективнее в повышении сопротивления ползучести, чем упрочнение за счет образования твердого раствора, хотя влияния
