Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Впервые зуб текучести в металлических кристаллах (не считая железа) наблюдался на цинке и кадмии, содержащих азот в твердом растворе внедрения [33]. Ардли и Коттрел [32] показали, что содержание всего 1% цинка в твердом растворе замещения меди приводит к появлению зуба текучести (фиг. 6.15), но часто для проявления этого эффекта бывает необходимо деформационное старение образца. Зуб текучести наблюдался в монокристаллах сплавов меди с германием, галлием [30], алюминием [34], индием [35] и мышьяком [36], а также серебра с алюминием [37]. Имеются некоторые данные, что те примеси, атомы которых вызывают большие искажения в решетке меди, дают больший зуб текучести; так, например, кристалл сплава медь — индий дает значительно больший зуб текучести, чем кристалл сплава медь — цинк той же атомной концентрации [35].
Как и в случае железа, повторная деформация после разгружения за пределом текучести не дает зуба. Однако отжиг при сравнительно низких температурах снова вызывает это явление (фиг. 6.15).
10-1235
146
Глава 6
Недавние исследования подтвердили ту точку зрения, согласно которой существование зуба текучести различной величины является обычной характеристикой деформации твердых растворов, как замещения, так и внедрения. Отсутствие зуба текучести во время испытаний на растяжение обычно можно отнести за счет недостатков экспериментальной техники, например несоосности нагружения, повреждений образца, неподходящих его размеров, или характеристик испытательной машины. Для проведения подобных экспериментов необходимо иметь очень «жесткую» машину, в которой релаксация нагрузки при внезапном наступлении деформации происходит быстро.
Для разбавленных твердых растворов на кривой напряжение — деформация за пределом текучести преобладает первая стадия упрочнения, но
Фиг. 6.16. Распространение полосы Людерса в монокристалле сплава медь — индий.
в кристаллах более концентрированных сплавов наблюдается распространение полос Людерса разнообразных типов. Недавними исследованиями было показано, что тип образующихся полос Людерса зависит от ориентации кристалла. Например, на кристаллах сплава меди с 10 ат.% индия «мягких» ориентировок наблюдается распространение полос с заметными геометрическими эффектами, когда на фронте деформации Людерса скольжение достигает столь большой величины, что поперечное сечение кристалла резко изменяется из круглого в эллиптическое (фиг. 6.16) [35]. Это явление связано с наличием большого зуба текучести и отчасти объясняется тем, что происходит «геометрическое» разупрочнение, т. е. поскольку ось кристалла во время растяжения поворачивается, приведенпое напряжение сдвига по первичной системе скольжения возрастает (фактор Шмида sin х cos к увеличивается) и скольжение происходит при уменьшающейся нагрузке. Однако такой геометрический эффект можно наблюдать только в том случае, если он не перекрывается большой скоростью упрочнения.
Это объяснение является, конечно, не полным, поскольку многие кристаллы с ориентировкой, находящейся вне области, в которой происходит геометрическое разупрочнение, тем не менее обнаруживают такой же тип распространения полос Людерса.
G другой стороны, у кристаллов более «жестких» ориентировок, т. е. кристаллов, которые быстрее упрочняются на ранних стадиях деформации, наблюдается упрощенная форма деформации Людерса, при которой величина скольжения на фронте распространяющейся полосы гораздо меньше и не приводит к заметным изменениям геометрии поперечного сечения. Фронт деформации более размыт, как показывает постепенное ослабление полос скольжения при пересечении ими фронта. Такие два типа деформации Людерса являются, по-видимому, предельными случаями, и различие между ними определяется прежде всего значением скорости упрочнения на ранних стадиях деформации. В концентрированных сплавах распространение полос
Твердые растворы
147
Людерса столь сильно влияет на характер кривой напряжение — деформация, что трудно определить упрочнение, свойственное собственно этим сплавам.
Кривая напряжение — деформация. Так же, как для чистых металлов, кривые напряжение — деформация кристаллов твердых растворов удобно разделить на три стадии (первую, вторую и третью), но следует подчеркнуть, что во многих случаях площадка текучести может маскировать часть или даже всю первую стадию на кривой. На фиг. 6.17 показаны некоторые типичные кривые для кристаллов сплавов медь — цинк с содержанием от 1 до 20% цинка; первая и вторая стадии упрочнения выявляются на всех кривых, за исключением кривой для сплава с 20% цинка, в котором распространение полос Людерса полностью маскирует первую стадию упрочнения [35].
Ю 15
Удлинение, %
Фиг.. 6.17. Кривые напряжение — деформация кристаллов сплавов медь — цинк при
комнатной температуре [35].
Стрелками обозначено окончание распространения деформации Людерса.
Как и в чистых металлах, первая стадия отвечает деформации по первичной плоскости скольжения с лишь очень ограниченным скольжением по другим системам, вследствие чего скорость упрочнения мала. Однако для сплавов первая стадия более протяженна и увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (фиг. 6.17). Для кристаллов сплава меди с 0,5 ат.% серебра при т ^ 600 гс/мм2 измеренная сдвиговая деформация при комнатной температуре достигала 60% [28]. Кристалл чистой меди той же ориентировки имеет стадию легкого скольжения до деформации 6% и значения t0 a 60 гс/мм2, так что стадия легкого скольжения увеличивается в том же отношении, что и критическое напряжение сдвига. Подобную же тенденцию обнаруживают монокристаллы сплавов никель — кобальт в значительно более широкой области составов [31, 38]; при 90 К кристаллы никеля имеют лишь малую деформацию на первой стадии, тогда как кристаллы сплава никеля с 20 ат. % кобальта на этой стадии обнаруживают сдвиговую деформацию 40%, а сдвиговая деформация кристаллов с 40 ат.% кобальта до наступления второй стадии упрочнения достигает примерно 80%. Протя-яченность первой стадии как функция содержания кобальта при двух температурах представлена на фиг. 6.18; она максимальна при 60 ат.% кобальта.
