Деформация происходит

Как известно [1], пластическая деформация определяется как деформация, приводящая к остаточному изменению размеров образца (заготовки, прессовки и т. д.), ее мерой является величина натурального логарифма отношения конечного и начального размеров. Для самого же материала, который, образно говоря, размеров образца «не знает» и «не помнит», мерой пластической деформации является только остаточная плотность дислокаций, связанных в определенную структуру (чаще всего ячеистую). При этом для одних условий деформации (Т — const и е = const) эти механическое и физическое определения можно привести в соответствие, однако при изменении условий появляется неопределенность. Дело в том, что одна и та же деформация, но при разных, например, температурах будет давать даже без учета процессов возврата различную остаточную плотность дислокаций и различную структуру [47, 373], следовательно, и свойства материала после таких обработок должны отличаться. Эта неопределенность затрудняет объяснение механических свойств деформированных металлов, их сравнение со свойствами тех же металлов в рекристаллизованном состоянии. Возникает и дополнительное осложнение, связанное с тем, что, как показывают данные электронно-микроскопического исследования (рис; 4.13), при повторной деформации дислокационная

Индийскими исследователями проведено испытание пары диск (быстрорежущая сталь) —ползун (латунь) при больших скоростях скольжения и значительных давлениях. В поверхностных слоях контактирующих деталей происходит пластическая деформация, приводящая к усиленному износу и переносу более мягкого металла на твердый. С повышением температуры и давления сила трения увеличивается; и разрушение резко усиливается. Этот переход соответствует чисто металлическому контакту, когда условия сходны с условиями схватывания при ковке.

В качестве примера на рис. 2 показан образец биметаллической композиции Ст. 3+Х18Н10Т, испытанный в криостате в среде жидкого азота. На поверхности образца видна переходная зона с остановившейся трещиной. Анализ микрофотографии, приведенной на рис. 2, показывает, что распространение трещины происходило в направлении от надреза в слое стали Ст. 3 перпендикулярно границе раздела слоев биметалла. При переходе трещины из стали Ст. 3 в сталь Х18Н10Т развивается значительная пластическая деформация, приводящая к изменению механизма разрушения. Рассматривая характер распространения трещины с позиций механики, можно предположить, что хрупкий излом сколом переходит в вязкий срезом. Энергия распространения трещины переходит в энергию пластической деформации, скорость трещины резко снижается и происходит остановка трещины.

Трубы 1) пластическая деформация, приводящая к увеличению диаметра труб, происходит от местного перегрева; 2) повышение твердости металла от науглероживания; 3) свищи и прогары, образующиеся от местного перегрева; 4) уменьшение толщины стенки в результате коррозийного и эрозивного износа: 5) хрупкое разрушение в результате изменения структуры стали.

Трещины в слое магнетита около отверстий в барабанах в пределах водяного объема и в гибах на внутренней поверхности около нейтрального волокна появляются из-за высоких местных растягивающих напряжений. Около отверстий в барабанах происходит концентрация напряжений и имеет место локальная пластическая деформация, приводящая к нарушению сплошности магне-титового защитного слоя. Положение усугубляется при наличии местных дополнительных концентраторов на-

Пластическая деформация в холодном состоянии влияет на сопротивление металла ползучести. Еще в 1947 г. Чокке и Нигус [Л. 70] показали на аустенитной стали типа 18-8, что для сопротивления ползучести в интервале температур от 550 до 750° С существует оптимальная предшествующая холодная пластическая деформация, приводящая к резкому уменьшению скорости ползучести. Аналогичные данные об увеличении сопро-

На поведение тепловыделяющих элементов с металлическим ураном влияет также свеллинг [39]. Когда происходит процесс деления, то, грубо говоря, на каждый разделившийся атом приходится два атома продуктов деления. Основная масса находится в твердом состоянии и приводит к увеличению объема на 1% на 1% выгорания; —10% массы продуктов деления представляют собой инертные газы криптон и ксенон, которые нерастворимы в уране и диффундируют через его кристаллическую решетку, до тех пор пока не образуют зародышей пузырьков [40]. Пока эти пузырьки малы, их стремление увеличиться в диаметре ограничивают силы поверхностного натяжения урана [411. С увеличением размера пузырьков действие поверхностного натяжения уменьшается и свеллинг ограничивает лишь предел ползучести урана [42—44]. Свеллинг при высокой температуре зависит как от скорости диффузии, так и от давления газа внутри пузырьков (и увеличивается с их увеличением), а также от предела ползучести урана, который с увеличением температуры уменьшается. При определенном сочетании мощности реактора и температуры облучения в области 390—450° С деформация, приводящая к радиационному росту, уменьшает сопротивление свеллингу очень существенно. Поэтому увеличение температуры приводит к увеличению свеллинга. Это увеличение имеет узкий максимум, при котором наблюдается «разрушающий свеллинг».

Разрушение материалов при усталости отличается от разрушения при однократных нагрузках. Оно характеризуется отсутствием в изломе внешних признаков пластической деформации, т. е. в целом усталостный излом имеет характер хрупкого излома. Однако в микрообъемах и тонких слоях сечения нагруженного образца имеет место пластическая деформация, приводящая к зарождению трещин, которые, постепенно развиваясь и распространяясь, доводят материал до окончательного разрушения. При усталостном нагру-жении начало пластической деформации, обусловленное движением дислокаций, может иметь место при напряжениях меньше предела текучести. При увеличении числа циклов нагружения растет плотность дислокаций, прежде всего в поверхностных слоях. Тонкие линии скольжения на поверхности превращаются в характерные полосы, профиль которых состоит из выступов и впадин. Глубина впадин в зависимости от времени испытания может достигать 10—30 мкм. При образовании устойчивых полос скольжения наблюдается чередование областей с высокой и низкой плотностью дислокаций.

Из изложенного следует, что зародыши, особенно в том случае, когда объемные изменения при превращении значительны, будут преимущественно возникать на свободных поверхностях (поры, субмикроскопические трещины), где деформация матрицы отсутствует (?=0), или в местах кристалла, которые из-за несовершенств в своем строении не-выдерживают больших напряжений (происходит пластическая деформация, приводящая к уменьшению Е). Такими местами в первую очередь являются границы зерен, субзерен, межфазные поверхности раздела, скопления дислокаций, места локального искажения решетки за счет внедренных атомов и т.д.

* Использованный здесь термин не имеет отношения к критической степени деформации, после которой в процессе отжига наблюдается бурный рост зерен. Здесь под "критической" понимается деформация, приводящая к разрушению внутризеренной текстуры.

Деформационный износ является следствием возникновения повторных пластических деформаций у изнашиваемых поверхностей, в результате чего может появляться сетка трещин, при росте и объединении которых образуются частицы износа, или может накапливаться остаточная деформация, приводящая к возникновению недопустимо больших углублений или борозд на поверхности. Деформационный износ обычно происходит в условиях соударений двух изнашиваемых поверхностей. Хотя в исследованиях деформационного износа и достигнут некоторый прогресс [5, стр. 120], разработанные методы имеют слишком специализированный характер, и их изложение не входит в задачи настоящего исследования. Фреттинг-износ, которому в недавней литературе снова уделяется значительное внимание [6, стр. 55], [8, стр. 75], уже описан в гл. 14.

Напряжения, вызывающие смещение атомов в новые положения равновесия, могут уравновешиваться только силами межатомных взаимодействий. Поэтому под нагрузкой при пластическом деформировании деформация состоит из упругой и пластической составляющих, причем упругая составляющая исчезает при разгрузке (при снятии деформирующих сил), а пластическая составляющая приводит к остаточному изменению формы и размеров тела. В новые положения равновесия атомы могут переходить в результате смещения в определенных параллельных плоскостях, без существенного изменения расстояний между этими плоскостями. При этом атомы не выходят из зоны силового взаимодействия и деформация происходит без нарушения сплошности металла, плотность которого практически

Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки. Стоимость кривошипного горячештамповочного пресса в 3—4 раза выше стоимости эквивалентного по мощности молота. На кривошипных прессах возможна штамповка всех видов поковок, штампуемых на молотах. Однако при штамповке поковок с удлиненной осью и большой разностью площадей поперечных сечений по длине требуется применение предварительно профилированных заготовок.

Фторопласт-4 отличается высокой стойкостью против деформации. Из кривых, приведенных на рис. 250 и изображающих зависимость степени деформации от времени нагрузки, вытекает, что деформация происходит в первые часы после нагрузки, а потом устанавливается состояние равновесия, при котором размеры испытываемого изделия остаются постоянными.

Искривление характеристики на конечном участке ВС (рис. 326,а) объясняется изменением рабочей (деформируемой) части длины пружины вследствие посадки на валике витков друг на друга и сжатия их силами трения. Момент, развиваемый пружиной, увеличивается при уменьшении ее длины. В точке В пружина плотно сжата и дальнейшая ее деформация происходит за счет растяжения ленты. Эта точка соответствует тугозаведенному состоянию, а число витков пружины в этот момент равно i,. В точке О пружина свободна и

Два процесса - пластическая деформация и рост трещин различаются по амплитудным распределениям сигналов АЭ. Пластическая деформация происходит в достаточно больших объемах относительно малыми ступенями, обусловленными малыми по масштабу всего объекта единичными деформационными ступенями. При тех же энергетических вложениях трещины продвигаются значительными скачками, что также

прямым (рис. 2.103), в противном случае —косым (рис. 2.104). При прямом изгибе деформация происходит в силовой плоскости, т. е. ось изогнутого бруса (упругая линия) располагается в этой Плоскости.

Введение примесей в металл (легирование) увеличивает температуру рекристаллизации. Чем выше степень деформации, тем ниже температура рекристаллизации. Если пластическая деформация происходит при температуре выше температуры рекристаллизации, то эффект упрочнения будет устраняться процессом рекристаллизации. При нагреве нагартованного металла ниже температуры рекристаллизации наклепанное состояние металла сохраняется. Это дает основание различать два вида обработки металла: горячую и холодную деформации. Горячая деформация — пластическая деформация выше температуры рекристаллизации; холодная деформация — пластическая деформация ниже температуры рекристаллизации.

В области высоких температур (выше 0,5ТПЛ) при обычных скоростях статических испытаний (е ^ 10~3 с""1) выполняется условие е > > 109D [86, 89, 90] (здесь D— коэффициент объемной самодиффузии), и в результате концентрация ступенек на дислокациях и концентрация вакансий в металле превосходят их термодинамически равновесные значения. Если учесть, что скорость диффузии примесных атомов при высоких температурах становится значительной и они уже не сдерживают движение дислокаций, то понятно, почему в данной области температур пластическая деформация происходит за счет миграции вакансий и диффузии вдоль дислокаций, а энергия активации процесса определяется лишь энергией активации миграции вакансий [8]. Конкретные механизмы пластической деформации в этой области и ограничивающие их факторы достаточно подробно рассмотрены в разделе, посвященном картам механизмов деформации [31, 32].

Поскольку в ОЦК-металлах деформация происходит с активным участием винтовых дислокаций, совершающих сравнительно легкую смену плоскостей скольжения, то в ОЦК-монокристаллах трудно ожидать все три стадии упрочнения, выявленные в ГЦК-монокристаллах. Действительно, диаграммы растяжения монокристаллов с ОЦК-ре-шеткой являются в большинстве случаев параболическими [256].

Анализ данных рис. 4.1, б и 4.2 показывает, что наши привычные представления о равномерном протекании пластической деформации,, особенно в интервале нагружения от предела текучести до предела; прочности, весьма условны. Фактически даже в этом интервале деформация происходит локализованно и, как следует из эксперимента [362] (т.. е. в пределах точности использованных методов измерений), развивается по той же схеме, что и известная деформация Чернова —• Людерса [72] на пределе текучести.

Если температура повторной деформации ниже, чем первичной, то можно предполагать, что такая перестройка, которая в основном проходит в сторону укрупнения ячеек, осуществляется за счет разрушения наименее прочных границ ячеек, т. е. образованных на последних этапах первичной деформации, и использования освободившихся дислокаций для уплотнения остальных границ. Когда же повторная деформация происходит при более высокой температуре, чем первичная, перестройка носит более сложный характер: на кривой нагру-жения наблюдается зуб текучести (эффект Коттрелла — Билби [3]), избыточная плотность дислокаций сбрасывается из внутренних объемов по так называемым каналам [289].