Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
334
Глава 13
2. Сопротивление ползучести выше у матрицы с малой энергией дефекта упаковки, так как в этом случае дислокации сильнее расщеплены и поэтому их переползание или поперечное скольжение с целью обойти препятствие более затруднено. Энергия дефекта упаковки чистых металлов может быть понижена путем добавления растворимых примесей. Наилучшими для этой цели являются растворимые добавки элементов с высокой валентностью, так как они более эффективно повышают электронную концентрацию и тем самым снижают энергию дефекта упаковки. Весьма удачно, что такие растворимые добавки одновременно способствуют повышению предела текучести в большей степени, чем растворимые добавки с низкой валентностью.
3. Упрочнение путем создания твердых растворов дает полезный вклад. Этот эффект достигается наилучшим образом, если растворенный элемент и растворитель значительно отличаются по размерам атомов и валентности. К сожалению, указанные факторы способствуют ограничению растворимости в твердом состоянии.
4. Дальний порядок в твердых растворах представляет собой еще одну возможность повысить сопротивление ползучести твердых растворов, так как дислокации сверхструктуры являются спаренными, что позволяет сохранить порядок поперек плоскости скольжения дислокаций; спаренные дислокации в этом отношении аналогичны расщепленным.
5. Выделения являются основным средством дальнейшего повышения сопротивления ползучести твердых растворов; теория позволяет определить критическое расстояние между дисперсными частицами для достижения оптимальной прочности, исходя из того, что это расстояние должно быть достаточно малым, чтобы не допустить выгибания дислокаций вокруг частиц (приблизительно 10~6 см). К сожалению, состояние такой высокой дисперсности обычно неустойчиво при высоких температурах, так как диффузия элементов от выделений к матрице способствует коагуляцип частиц. Этот процесс можно затормозить несколькими способами:
а) выбором для дисперсных частиц элементов с малой скоростью диффузии;
б) использованием диспергированной фазы, которая практически нерастворима в матрице, что позволяет замедлить обратное растворение выделившихся частиц и рост более крупных частиц;
в) подбором выделений, кристаллографически близких матрице, которые дольше остаются когерентными с ней.
6. Использование выделений, объединяющихся с дефектами решетки. Некоторые выделения образуются на дислокациях легче, чем другие, и, таким образом, являются важным средством упрочнения как при низких, так и при высоких температурах. Выделения, образующиеся в процессе ползучести, являются особенно полезными, если они зарождаются на дислокациях. Зарождение частиц в районах дефектов упаковки является еще одной формой упрочнения. Выделения по границам зерен полезны с точки зрения торможения скольжения в этих областях, однако во многих случаях они ведут к быстрому образованию трещин и преждевременному межзеренному разрушению. Таким образом, в этом случае достигается высокая прочность ценой снижения пластичности при ползучести. Возможно, что выделения по границам зерен, имеющие низкую поверхностную энергию на межфазной границе с матрицей, меньше вызывают межзеренное разрушение.
§ 11. Деформация при высоких температурах и с большими
скоростями
Горячая деформация является одним из важнейших способов обработки металлов. Повышение температуры деформации способствует осуществлению деформирования со значительно меньшими затратами энергии и с намного меньшим риском появления трещин. Кроме того, интенсивная диффузия
Ползучесть чистых металлов и сплавов
335
при повышенных температурах в сочетании с влиянием деформации способствуют уменьшению до минимума ликвации и сегрегации, а также размельчению крупнозернистой литой структуры. Горячая обработка давлением характеризуется большими скоростями и степенями деформации, которых нелегко достигнуть в лабораторных условиях. Например, если высокотемпературное испытание проводится при большой скорости растяжения, то степень деформации, которую удается достичь до разрушения, весьма ограничена. Поэтому большое распространение получили испытания на горячее кручение, в которых удельный крутящий момент, необходимый для осуществления кручения образца, является мерой напряжения течения, а пластичность измеряется количеством оборотов до разрушения.
1575
U25
I °
0,225
/V
Никель -»-50
¦ Медь
Длю/ишшй *-/42
10
20 30
Число оборотов
40
Фиг. 13.29.
Зависимость крутящего момента от числа оборотов для алюминия, меди и никеля при Т/Тм = 0,7 (скорость 66 об/мин) [69].
Было обнаружено [68, 69], что удельный крутящий момент быстро возрастает до максимума, затем снижается и сохраняется постоянным в течение некоторого периода установившейся деформации. На фиг. 13.29 представлена эта зависимость, полученная при испытаниях алюминия, меди и никеля на кручение при эквивалентных температурах (Т1ТМ ~ 0,7). В общем случае возрастание скорости деформации приводит к увеличению пика момента кручения и к смещению его в сторону более высоких степеней деформации. Аналогичное явление обнаружено при пониженных температурах.
