Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
206
Глава 9
напряжение — деформация расположена несколько ниже кривой, относящейся к поликристаллическому образцу с наиболее крупным зерном. С дру-
к г- Размер зерен, мм
i 0,034
0 5 IO 15
Удлинение, %
Фиг. 9.11. Влияние размера зерен на характер крииых напряжение — деформации
чистого алюминия.
5, 6 и 7 — монокристаллы,
гой стороны, кристалл с «мягкой» ориентировкой 7 характеризуется многоменьшей способностью к деформационному упрочнению, чем любой из поликристаллических образцов.
§ 7* Деформация поликрпсталлических металлов с объемноцентрированиой кубической решеткой
Многие металлы с объемноцентрированиой кубической решеткой в поликристаллическом состоянии имеют ярко выраженный зуб текучести, если размер зерна достаточно мал, в отличие от металлов с гранецентрированной кубической решеткой. Известно, что зуб текучести является следствием присутствия в малых концентрациях внедренных примесных атомов, таких, как углерод, азот, кислород. Эти явления для железа и других металлов с о. ц. к. решеткой описаны ниже, так как они характерны для нормального поведения таких металлов, но сначала мы рассмотрим форму кривой напряжение — деформация в случае практического отсутствия внедренных примесных атомов.
Деформация поликристаллических агрегатов
207
1. Кривые напряжение—деформация чистых металлов с объемноцентрированпой кубической решеткой
Мак-Лин [21 отметил, что железо зонной очистки упрочняется в процессе деформации при комнатной температуре лишь немного интенсивнее, чем алюминий чистоты 99,99%. Если сравнить кривые для различных чистых
о /о 20 зо АО
Удлинение, %
Фиг. 9.12. Кривые напряжение — деформация поликристаллических металлов с поправкой на различие температур плавления и модулей упругости [1].
металлов с г. ц. к. и о. ц. к. решетками с учетом поправок иа модуль сдвига и точку плавления, то окажется, что кривые для большинства металлов с о. ц. к. решеткой лежат ниже, чем кривые для металлов с г. ц. к. решеткой (фиг. 9.12), причем степень упрочнения также существенно ниже. Кривые напряжение — деформация для металлов с о. ц. к. решеткой, так же
Деформация, %
Фиг. 9.13. Кривые напряжение — деформация железа зонной очистки, полученные при
различных температурах [66].
как для металлов с г. ц. к. решеткой, весьма чувствительны к размеру зерна: в обоих случаях более мелкозернистый материал имеет более высокий предел текучести и более интенсивно упрочняется при деформации. Кривые для монокристаллов обычно соответствуют значительно более низкому уровню напряжений.
208
Глава 9
Напряжение текучести поликристаллического железа зонной очистки очень чувствительно к температуре (фиг. 9.13) в интервале температур 4,2— 298 К; это влияние является доминирующим и для кривых напряжение — деформация. Степень деформационного упрочнения при температурах 298 и 77 К сравнима по величине и соответствует низкому уровню. Это свойство сохраняется и при более низких температурах, но оно затушевывается сильной зубчатостью кривой напряжение — деформация, развивающейся вследствие того, что вблизи 4 К преобладающим механизмом деформации становится двойникование.
2. Явлении, связанные с пределом текучести, в нолннристпллнчесном
железе
В гл. 6 отмечалось, что ярко выраженные верхний и нижний пределы •текучести, наблюдаемые у монокристаллов с объемноцентрированной кубической решеткой, объясняются тем, что дислокации в них прочно блокированы примесными атомами внедрения, такими, как углерод, кислород и азот. В поликристаллических металлах с объемноцентрированной кубической решеткой явления, связанные с пределом текучести, выражены более ярко, и если зуб текучести можно устранить путем зонной очистки металла, то в металлах нормальной степени чистоты при соответствующих условиях испытания можно обычно обнаружить явления, связанные с пределом текучести.
Рассмотрим эти явления в порядке их возникновения. Непосредственно перед пиком, соответствующим верхнему пределу текучести, имеет место небольшая пластическая деформация. Ее определяют как деформацию «предтекучести», величина ее находится в пределах 0,002— 0,5% [29]. Степень деформации является функцией времени, но достигает равновесного значения за несколько секунд.
Зуб текучести у поликристаллического железа может быть выражен очень Удлинение ярко, особенно если речь идет о растя-
жении образца осевой нагрузкой [30], Фиг. 9.14. Большой^ зуб текучести и в некоторых случаях перепад напряже-у мягкой стали (а?ерхн = 51 кгс/мм2, ния вблизи зуба текучести составляет о-нижн = 26 кгс/мм2) [30]. 50% величины верхнего предела теку-
чести (фиг. 9.14). Как и в случае монокристалла, за зубом текучести следует площадка текучести, в пределах которой пластическая деформация распространяется по образцу в виде движущегося фронта или фронтов так называемых полос Людерса. Если взять проволочный образец, то при тщательном проведении эксперимента можно провести одну полосу Людерса через весь образец от одного его конца до другого. В этих условиях соответствующий участок кривой напряжение — деформация проходит при постоянном приложенном напряжении. Когда полосы Людерса покроют весь образец, площадка текучести, или зона Людерса, кончается, и на кривой напряжение — деформация появляется участок деформационного упрочнения, хотя сам процесс упроч-
