Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Деформация поликристаллических агрегатов
211
влияния размера зерен на нижний предел текучести в широком интервале температур. Фиг. 9.16 показывает, что кривые при 110 и 293 К имеют примерно одинаковый наклон ку; это свидетельствует о том, что факторы, обусловленные блокированием дислокаций, одинаковы. Однако точки пересечения кривых с осью ординат значительно удалены друг от друга, что доказывает существенное возрастание напряжения трения O1 с понижением температуры [34]. Имеются также экспериментальные данные [35], показывающие, что напряжение трения значительно возрастает с увеличением концентрации примесных атомов (G + N) в пределах от 0,001 до 0,03 вес. %.
С другой стороны, если температура деформации поднимается выше комнатной температуры, то верхний и нижний пределы текучести, а также площадка текучести постепенно исчезают, а вместо них на кривых появляется зубчатость. Последние наблюдения железа в этом интервале температур с помощью электронного микроскопа показали, что плотность дислокаций почти на порядок выше, чем у образцов железа, деформированных до той же степени деформации при комнатной температуре. Указанное обстоятельство свидетельствует о том, что в этом случае имеет место не повторяющийся отрыв дислокаций от атмосферы атомов растворенного вещества, а остановка вновь генерируемых дислокаций подвижными атомами углерода (и азота) или, более вероятно, выделениями в форме карбидов и нитридов. Описанный механизм весьма эффективен при повышенных температурах, поэтому для продолжения деформации необходимо постоянное генерирование новых дислокаций, что влечет за собой дальнейшее увеличение плотности таких дефектов.
5. Кривые напряжение— деформация других металлов с о. ц. к. решеткой
Ванадий, хром, ниобий, молибден, тантал и вольфрам образуют важную группу металлов с о. ц. к. решеткой. Каждый из перечисленных металлов в нормальном состоянии содержит примеси углерода, азота или кислорода и способен обнаруживать явления, связанные с пределом текучести. Пределы текучести всех этих металлов чрезвычайно чувствительны к температуре ниже 0,2 Тм> Таким образом, очевидно, что любая теория, учитывающая сильную температурную зависимость предела текучести железа, может найти применение и для других металлов с о. ц. к. решеткой. Кривые напряжение—деформация также имеют весьма сходный характер, но имеются и различия в форме кривых, обусловленные появлением признаков хрупкого разрушения. Хром, молибден и вольфрам более склонны к хрупкому разрушению, тогда как ванадий, ниобий и тантал в более широком интервале ведут себя как пластичные материалы.
На фиг. 9.17 представлена группа кривых напряжение — деформация, полученных при деформировании тантала в интервале температур от 4 до
OJOl 5
Ю 15 ZO 25 Удлинение ,
ЗО 35
40 45
Фиг. 9.17.
Кривые напряжение — деформация тантала [68].
14*
212
Глава 9
573 К. При низких температурах кривые показывают типичное развитие зуба текучести, за которым следует локализованное течение, приводящее к падению напряжения и разрушению. В промежуточном интервале температур имеется площадка текучести, а при высоких температурах на кривых напряжение — деформация появляется зубчатость или локализация зоны текучести.
О. Влияние примесных RTOMOR внедрения на механические свойства
В последние годы все более интенсивно исследуется влияние примесных атомов внедрения, таких, как водород, углерод, азот и кислород, на механические свойства металлов группы 5А (ванадий, ниобий, тантал) и группы GA (xj)OM, молибден, вольфрам). Из табл. 9.2 видно, что металлы этих двух
Таблица 9.2
Концентрация внедренных атомов в твердых растворах на базе металлов групп 5А и 6А после умеренно быстрого охлаждения (единиц на миллион)
111 шмесігьіії ^."11•51!'!it Группа ГіЛ ГруїШа IiA
Y Nb Та Cr Md
Подород Углерод Азот Кислород ¦JO ООО 1 ООО о ООО 3 ООО 9000 100 300 1000 1000 70 1000 200 0,1—1 0,1—1 0,1 0,1 0,1 0,1-1 1 1 lie обнаруживается <0,1 <0,1 1
групп очень сильно отличаются друг от друга в отношении растворимости примесей внедрения этих четырех видов: растворимость в металлах группы 5Л существенно больше, чем в металлах группы 6А. Металлы группы 6А образуют очень слабые пересыщенные растворы внедрения, в которых обычно присутствуют частицы второй фазы в виде окислов, карбидов и нитридов. Несмотря на это различие, для всех этих металлов на кривых напряжение — деформация можно выявить предел текучести. Это обстоятельство подтверждает точку зрения, согласно которой принципиальная роль примесей внедрения состоит в прочном блокировании дислокаций путем образования вдоль линий дислокаций либо сегрегации атомов растворенного вещества, либо тонкодисперсных выделении окислов, карбидов и т. д. По-видимому, эффективны оба механизма, однако для металлов, обладающих более высокой способностью растворять примесные атомы внедрения, можно о большей вероятностью ожидать при повышенных температурах развития деформационного старения и появления зубчатости на кривой напряжение — деформация. В этих металлах имеется достаточная концентрация атомов растворенного вещества, которые, будучи термически активированы, могут диффундировать к любой нєблокированноґі дислокации и вызывать таким образом деформационное старение. Указанное явление было действительно обнаружено у ниобия и тантала. С другой стороны, металл с малой концентрацией примесей внедрения в твердом растворе, содержащий дисперсные частицы окислов и т. д., не способен выделять тонкие частицы окислов на вновь образующихся дислокациях.
