Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Установлено, что результаты высокоскоростных испытаний на горячее кручение, растяжение или сжатие подчиняются следующим зависимостям:
T = T0O*, 13.35)
O*= OnS
(13.36)
где Г — удельный крутящий момент, 0 — угловая скорость, а — напряжение течения, е — скорость деформации, Г0у O0 и N — постоянные, зависящие от температуры. Однако недавняя работа [70] показала, что экспериментальные данные значительно лучше удовлетворяют соотношению, в которое входят постоянные величины, не зависящие от температуры, а именно
Є = Л(<щссГ)п'ехр (-^) , (13.37)
где A4 сс и п' — постоянные.
336
Глава 13
На фиг. 13.30 представлены результаты испытаний углеродистой стали с 0,25% углерода на горячее кручение в интервале температур 800—1200° С; данные испытаний в широком интервале скоростей деформации укладываются на семейство параллельных прямых линий. Аналогичные результаты были получены при испытаниях других углеродистых сталей, аустенитной нержавеющей стали и меди. Таким образом, эмпирическое соотношение
IGCO F
qtt і. і і і і і і. г_ і і_і_і_itii
Q1Z Q4 Ofi 0,8 / Z 4 6 & JO
sh агГ
Фиг. 13.30. Результаты испытаний на горячее кручение стали, содержащей 0,25% С [70],
(13.37) весьма полезно для экстраполяции экспериментальных данных и позволяет однозначно определять энергию активации путем нанесения экспериментальных точек на график зависимости log sh (аГ) от ИТ при постоян-
ной скорости деформации 9:
d[logsh(ar)]_ Q мччя\
d(t/T) ~~ 2,ЗЛ«' * U4.do)
Обычно экспериментальные точки ложатся на прямую линию, а энергия активации Q определяется по наклону этой прямой. Энергию активации можно определить и другим способом — нанесением экспериментальных
точек в координатах log 9 — UT при достоянной величине Г или аГ.
Значения энергии активации, получаемые таким способом, в ряде случаев близки к значениям энергии активации ползучести, когда процессом, контролирующим скорость ползучести, является формирование субзерен путем переползания дислокаций (табл. 13.2). Это имеет место для алюминия и малоуглеродистых ферритных сталей. Однако для других металлов, напри-
Ползучесть чистых металлов и сплавов
337
Таблица 13.2
Энергия активации для горячего кручения и ползучести [70]
Материал Энергия активации, ккал/моль Материал Энергия активации, ккал/моль
горячее кручение ползучесть горячее кручение ползучесть
Мягкая сталь (0,05% С) 67 61,2 Медь 72 48
Сталь с 0,25% С 72,5 73,6 Никель 71 58
Сталь с 1,2% С 93 61,4 Алюминий 30—43 37
Нержавеющая сталь 18-8 99 75
мер для меди и аустенитнои нержавеющей стали, энергия активации, получаемая при испытаниях на горячее кручение, намного выше, чем в условиях ползучести. В подобных случаях результаты экспериментов свидетельствуют
/4о
120
.-- 0? Тм
---0г7Тм
— — °ятм
ZO 40 60
Содержание Ni, %
ЮО
Фиг. 13.31. Влияние содержания никеля па пластичность сплавов медь — никель при
различных OTHOшениях Tl Тм.
о том, что контролирующим процессом при горячем кручении является рекристаллизация, а при ползучести, как обычно, возврат, сопровождаемый формированием субзерен.
Исследования структуры металлов с большой энергией дефекта упаковки, например алюминия [71, 72], показали, что горячая деформация способствует изменению исходных зерен и появлению сетки субзерен, размер и совершенство которых зависят от степени, скорости и температуры дефор-
22-1235
338
Глава 13
мации. Алюминий в условиях ползучести ведет себя аналогичным образом; поэтому нет ничего неожиданного в том, что энергии активации обоих процессов равны, хотя скорости деформации так сильно различаются. Металлы и сплавы с малой энергией дефекта упаковки, в которых переползание дислокаций, необходимое для формирования субструктуры, происходит значительно труднее, например медь [71, 72] и нержавеющая сталь 18-8 [08] рекристаллизуются в процессе горячей деформации. Исходные зерна сильно искажаются, формируется незавершенная субструктура, вслед за чем происходит рекристаллизация, которая полностью заменяет исходную искаженную структуру. Эти металлы могут рекристаллизоваться полностью или частично и в процессе ползучести, однако при соответствующих значениях напряжения и скорости деформации процессами, контролирующими скорость деформации, являются процессы возврата, чем и объясняются малые значения энергии активации, приведенные в табл. 13.2.
Никель, хотя и имеет существенно большую энергию дефекта упаковки, ведет себя подобно меди; однако в процессе горячей деформации в нем развивается более четкая субструктура прежде, чем начинается рекристаллизация. При ползучести доминирующим процессом изменения структуры является процесс формирования субзерен. При исследовании всего ряда твердых растворов системы никель — медь наблюдаются те же структурные изменения, что и для чистых компонентов, однако сплавы рекристаллизуются при более высоких температурах, так как атомы растворенпого элемента тормозят миграцию границ зерен, которая является основным звеном рекристаллизации. Это торможение рекристаллизации является эффективным средством достижения более высокой прочности твердых растворов при повышенных температурах по сравнению с чистыми металлами. Было обнаружено, что концентрированные твердые растворы значительно менее пластичны при повышенных температурах (в широком интервале температур от 0,5 до 0,8 rv), чем чистые металлы (фиг. 13.31); однако детальные причины этого явления еще ожидают своего объяснения.
