Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
'Iі и і. l.'i.l.".. и.'іш'кш1 (іа:і|)уні('шііі состаренного монокристалла сплава алюминии — 5,u вес.% меди HJiIi комнатной температуре, Х10»
знтсльио 45" к оси растяжения. Эта работа показала, что плоскостыо'ра.фу-Iпения является плоскость скольження так же как в случае моно-
кристаллов состаренного сплава алюминий — 5.5 вес. 0u меди [43] (фиг. 15.15) Для последнего сплава, подвергнутого различным видам термообработки, чтобы уменьшить степень развития шейки путем увеличения способности
Ф м і. liu.Iii. Разрушающие- напряжении монокристаллов сплава алюминии — .>.п°0
меди ( -S0,7 кгс мм-).
.-¦ — пи].:.:,сп,IW.' п-чфН'-ксшп'. 0 — npmu^wnioi' н;шрл;і;оимі; сдвига.
си/!ава [; деформационному упрочнению, были определены разрушающие напряжения в широком интервале ориентировок кристаллов [44]. При зти\-условиих разрушение ироисходит вдоль плоскости скольжепия. причем применим Iq)HTe(HiU постоянного приведенного напряжения сдвига. На фиг. 15. Ні представлені.! для сравнения нормальные напряжения и напряжения сдвига при Іі'.їі 1 К. полученные на мопикристпллнчееких образцах, подвергнутых ста рению при 105° С; приведенные данные показывают, что напряжение сдвига, действующее при разрушении, имеет приблизится ыш постоянную величину.
Разрушение
389
§ 13. В и it KO«' разрушение в ііо«іикристааі.іи*іескііх телах
При растяжении образцов из поликристаллических материалов вязкому разрушению обычно предшествует образование шейки, поэтому необходимо прежде всего установить критерий начала образования шейки.
На практике образование шейки начинается в момент, соответствующий максимальному усилию, или вблизи этого момента, т. е. при L = Lmu:c; если бы деформационное упрочнение отсутствовало, то шейка начала бы формироваться немедленно по достижении предела текучести металла. Деформационное упрочнение способствует увеличению напряжения пластического течения; однако в течение некоторого периода по мере протекания деформации этот процесс компенсируется постепенным удлинением и соответствующим сужением поперечного сечения образца. Когда возрастание напряжения вследствие уменьшения поперечного сечения начинает превышать увеличение папряжения вследствие деформационного упрочнения, процесс деформации делается неустойчивым и начинает формироваться шейка. Пусть
L = оА,
где о — истинное напряжение, А — действительная площадь поперечного сечения образца. В точке, соответствующей максимуму нагрузки.
dL*=Ado + adA = Ot (15.25)
Предполагая, что объем V образца не изменяется в процессе деформа ции, получаем
V = A0I0 = Al, А0 = А(1 + е),
где A0 — начальная площадь поперечного сечения образца, I0 — исходная длина образца, е — относительная деформация. Из приведенных выше формул следует
O = A de+dA (1+в). (35.26)
Соединяя выражения (15.25) и (15.26), получаем
7 о de 7
ас = -г-,— — о de, 1-j-e
где е — истинная (логарифмическая) деформация; отсюда
<15-27>
Следовательно, формирование шейки начинается при достижении степени деформации, соответствующей тому участку кривой истинное напряжение — истинная деформация, наклон которого равен величине истинного напряжения при этой деформации.
Теперь следует выяснить, на какой стадии процесса развития шейки начинается вязкое разрушение. Одна из трудностей такого анализа состоит в том, что поперечное сужение шейки металлов и сплавов перед их разрушением изменяется в широких пределах. Более того, поведение одного и того же металла или сплава зависит от конкретных условий нагружения. Например, если испытание на растяжение проводить в условиях гидростатического сжатия, то степень поперечного сужения в области шейки сильно увеличивается [451 и материал фактически становится более пластичным. Аналогичная ситуация возникает при холодной прокатке металла: в этих условиях он испытывает значительное сжимающее напряжение, благодаря чему достигаются большие степени деформации до разрушения, чем при испытаниях
390
Глава 15
на растяжение. Далее, у металла, предварительно подвергнутого холодной деформации, при последующем испытании на растяжение перед разрушением образуется существенная шейка. Этот и другие аналогичные факты показывают, что критерий деформации неприменим для вязкого разрушения [46]: независимо от степени предварительной холодной деформации материал не подвергается вязкому разрушению до тех пор, пока при благоприятном напряженном состоянии не произойдет дальнейшая пластическая деформация.
Возникает вопрос, существует ли критерий напряжения для вязкого разрушения поликристаллических материалов. Если исключить явление образования шейки у монокристаллов, то для их вязкого разрушения мы получим критерий напряжения сдвига; однако этот критерий едва ли применим для зон разрушения поликристаллов, где материал образца находится в сложном объемном напряженном состоянии.
§ 1J> Зарождение и распространение низких трещин
Исследование шлифов сечений образцов в зопах шейки показывает, что на ранних стадиях формирования последней можно обнаружить лишь следы сдвиговой деформации. Слабое деформирование образцов после разрезки позволяет установить, что для данной стадии процесса деформации характерны очень грубые полосы скольжения. На более поздней стадии можно обнаружить мелкие поры, которые постепенно увеличиваются и, сливаясь вместе, порождают трещину [47] (фиг. 15.17). Люд вик [48] впервые отметил, что вязкое разрушение происходит в результате роста такой трещины от центра к периферии. Поры образуются в большинстве случаев на мелких включениях и частицах второй фазы; Паттик [49] в результате исследования образования пор в железе и меди пришел к выводу, что поры возникают в результате отставания металла от поверхностей мелких включений, не смачиваемых металлом матрицы. В частности, мелкие поры были обнаружены на включениях окислов меди в очищенной смолой меди; при исследовании же не содержащей кислорода меди высокой проводимости был получен аналогичный результат с той разницей, что частицы включений были слишком мелкими, чтобы их можно было увидеть в оптический микроскоп [50].
