Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Фиг. 4.22. Обратимые изменения напряжения течения с изменением температуры.
98
Глава 4
кристалл разгружается, температура изменяется до Tz и измеряется новое значение напряжения течения T7, при той же степени деформации ег. Обычно лучше первое измерение производить при более низкой температуре Ti, чтобы структурные изменения, которые могут происходить при более высокой температуре T2J произошли после того, как измерены напряжения течения. Измеренное изменение напряжения течения называют обратимым изменением в отличие от необратимых изменений, которые происходят вследствие различий в распределении дислокаций, получающихся в случае деформации кристаллов при разных температурах.
Для кристаллов алюминия оказалось, что отношение тт8/тГі постоянно и не зависит от степени деформации, если пренебречь самыми ранними стадиями кривой напряжение — деформация. Это обычно называют законом
W
& Off
Ii
Is
42
-Ni
Al
\
\
\
200 Ш BOO воо 7Ъчпература, К
1000
WOQ
Фиг. 4.23. Температурная зависимость отношения напряжений течения для некоторых г. ц. к. металлов [5].
Коттрела — Стокса. Впоследствии указанный закон был подтвержден для кристаллов меди 142], серебра [43] и никеля [44]. Он приближенно справедлив как для второй, так и для третьей стадий кривой упрочнения, но не соблюдается на первой стадии [45].
Коттрел и Стоке показали, что если кристалл алюминия достаточно сильно продеформирован на второй стадии при низкой температуре, например 90 К, то повторная деформация при значительно более высокой температуре, например 293 К, приводит к весьма резкому частичному снятию низкотемпературного упрочнения с появлением острого предела текучести. Обнаруженное явление они назвали деформационным разупрочнением (смягчением); оно может быть действительной причиной резкого перехода от второй к третьей стадии упрочнения при изменении температуры в сторону повышения во время деформации. Подобные результаты были получены и для кристаллов меди [42], ио для выявления сравнимого по величине эффекта необходима несколько более высокая температура. Было показано [461, что разупрочнение в кристаллах алюминия происходит вследствие того, что дислокации, блокированные препятствиями в первичных плоскостях, оказываются способными обойти их путем поперечного скольжения. Микроскопическое исследование разупрочненных кристаллов выявляет короткие грубые полосы скольжения с участками поперечного скольжения.
Хотя отношение напряжений течения остается постоянным при увеличении деформации, оно очень сильно зависит от температуры. Эта зависимость была исследована путем экстраполяции отношения напряжений течения на 0 К и построения графика зависимости этого отношения от тем-
Деформация металлических кристаллов
99
пературы Т. Для получения большей точности отношение напряжений течения скорректировано с учетом изменения модуля сдвига с температурой;
на фиг. 4.23 приведена зависимость от Т. Экспериментально установ-
лено, что для Ag, Cu, Ni и Al в области 200—400 К это отношение почти постоянно, но для алюминия и меди оно постепенно увеличивается ниже 200 К и быстро падает выше 500 К.
Изменение скорости деформации может вызвать эффекты, подобные тем, которые обусловлены изменением температуры. Увеличение скорости деформации оставляет меньше времени для протекания термически активируемых процессов: следовательно, это эквивалентно понижению температуры деформации. Практически увеличение скорости деформации, например в 10 раз, приводит к возрастанию напряжения течения на At. Эксперименты на кристаллах меди [47] показали, что по прошествии ранних стадий пластической деформации At пропорционально т. Базинский [43] для чувствительности напряжения течения к скорости деформации, компенсируемой изменением температуры, использовал следующее выражение:
1 / д In т ^
которое изменяется с температурой аналогично рассмотренному выше отношению напряжений течения.
§ 2. Деформация кристаллов с объемноцентрированной кубической решеткой
1. Кристаллографические наблюдения
Не удивительно, что первые исследования пластической деформации о. ц. к. металлов были проведены на а-железе. Классические тщательно выполненные работы Тейлора и Илам [48, 49] показали, что скольжение всегда происходит в наиболее плотно упакованных направлениях, а именно < 111 >, по ряду различных плоскостей, принадлежащих зоне (111); такое скольжение предложили назвать «карандашным». Если для иллюстрации явления взять связку шестигранных карандашей, то эти карандаши можно сдвигать друг относительно друга в направлении скольжения по нескольким различным плоскостям, определяемым гранями карандашей. Скольжение, наблюдаемое параллельно направлению сдвига, может казаться прямым, но в любом другом направлении, и особенно нормально направлению сдвига, оно будет выглядеть как волнистое (фиг, 2.6).
Фаренхорст и Шмид [50] нашли, что наилучшим образом соответствует их наблюдениям скольжение по плоскости {123} в направлении (111). Бар-рет, Анселл и Мэл [51] после детального изучения кристаллов а-железа и кремнистого феррита в области температур 77—770 К обнаружили, что все следы скольжения можно связать с плоскостями {110}, {112} и {123}, но во всех случаях направление скольжения (111) остается неизменным. Опинский и Смолуховский [52] пришли к заключению, что выбор плоскости скольжения определялся критерием максимальных скалывающих напряжений, и разделили основной стереографический треугольник на области с указанием ориентировок, где преимущественно действуют плоскости типа {110}, {112} и {123}.
