Деформации применяют

Движущая сила. Для превращения исходной фазы в мартенситную необходимо, чтобы химическая свободная энергия мартенситной фазы была ниже, чем соответствующая энергия исходной фазы. Однако для протекания превращения необходима избыточная свободная энергия нехимической природы, например энергия деформации превращения, энергия поверхности раздела, поэтому, если разность химических свободных энергий двух фаз не превышает указанной свободной энергии нехимической природы, превращение не начинается (рис. 1.3). Следовательно, для превращения необходима движущая сила. Превращение

1 — движущая сипа (энергия поверхности раздела, энергия деформации превращения и т.п.) ;

То, что разные кристаллографические варианты кристаллов мартенсита образуются по соседству друг с другом, приводит к взаимному ослаблению деформации превращения, поэтому это явление называют самоаккомодацией. Если усреднить деформацию формы, сопровождающую образование мартенситных кристаллов четырех вариантов, составляющих ромб, то матрица, выражающая в целом это изменение формы, оказывается близка к единичной матрице. Следовательно, хотя исходная фаза полностью претерпевает мартенситное превращение при охлаждении

Зависимость деформации превращения от ориентировки. Деформация, соответствующая участку от точки б до точки г на кривых напряжение — деформация (см. рис. 1.22), обусловлена превращением /3] — 01, вызванным напряжениями. Эта деформация превращения зависит от ориентировки образца. Указанная деформация превращения е определяется уравнением

Шмида и Боаса, определяющем удлинение образца по деформации сдвигом, обусловленной обычным скольжением и двойни кованием. Полу-( ченные с помощью этого уравнения в качестве примера результаты [14] расчета зависимости деформации превращения от ориентировки для 01 —01 -превращения в сплавах Си—AI—Ni приведены на рис. 1.28. Совпадение рассчитанных результатов с экспериментально определенными

Рис. 1.28. Стереографическое представление результатов расчета удлинения (деформации превращения) при /3, — 01 -превращении в сплавах Си - AI - Ni

ет, что, когда происходит мартенситное превращение под действием напряжений, усталостные свойства значительно ухудшаются. Причиной, обусловливающей разрушение в этом случае, можно считать концентрацию напряжений, образующихся в связи с необходимостью обеспечить когерентность деформации превращения на границах зерен или на поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Если с помощью РЭМ' исследовать излом образца В, то можно наблюдать на всей поверхности разрушения признаки интеркристаллитного разрушения. Можно заключить, что именно оно является причиной усталостного разрушения. У образцов С сопротивление усталости выше, чем у образцов В. Это обусловлено тем, что когерентность на поверхности раздела мартенситных кристаллов или на двойниковых границах внутри кристаллов мартенсита, которая обусловливает в данном случае механизм деформации, весьма совершенна. Поверхность раздела перемещается даже при низких напряжениях, поэтому возникает состояние, когда легко происходит релаксация напряжений на границах зерен. Однако даже в этом случае разрушение в конце концов происходит на границах зерен, поэтому можно считать, что короткая усталостная долговечность поликристаллических образцов из медных сплавов связана с существованием границ зерен. На рис. 2.61 показан [62] вид поверхности разрушения образцов из сплава Си — Zn — AI после усталостного разрушения в таких же условиях, как и в случае образцов С. На рисунке ясно видно, что трещина распространяется вдоль границы зерен.

причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni (A = 2С44/ (Сц — С12) = 13, Сц, С!2, С44 — константы упругости) [67], на границах зерен возникает концентрация напряжений, обеспечивающая непрерывность пластической деформации. При больших размерах зерен смещение на границах зерен увеличивается. Деформация, сопровождающая превращение, также может быть различной в зависимости от кристаллографической ориентировки, поэтому указанная деформация становится причиной [28, 61, 68, 69] возникновения концентрации напряжений на границах зерен. Таким образом, три первые причины вызывают интеркристаллитное разрушение из-за возникновения концентрации напряжений на границах зерен, а четвертая - в результате понижения прочности границы, обусловленного ее охрупчиванием. Чтобы понять, какая именно из указанных причин вызывает интеркристаллитное разрушение, прежде всего исследуется [43] деформационное поведение поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni. Кроме того, для проведения более строгого анализа рассматриваются результаты [69, 70], полученные на бикристаллах.

кристаллитам. Деформация, возникающая при приложении напряжений, идентичных тем, которые приложены к кристаллам А и В как к независимым монокристаллам, несколько отличается. Одновременно сохраняется когерентность трех указанных выше компонент деформации, поэтому на поверхности границы зерен возникает концентрация напряжений. Подобное состояние возникает и при упругой деформации, и при деформации превращения. Если концентрация напряжений при этом превышает разрушающее напряжение, то в результате происходит интеркристаллитное разрушение.

Когерентность компоненты упругой деформации на поверхности границы Когерентность компоненты деформации превращения на поверхности границы Вид разрушения

В зависимости от соотношения кристаллографических ориентировок двух составляющих кристаллов можно выделить следующие три типа бикристаллов, отличающихся характерными особенностями: 1 — симметричные бикристаллы 7 и 2, когда при деформации растяжением и в упругой области, и после превращения на границе зерен не возникает концентрации напряжений: 2 — несимметричные бикристаллы 1, 2 и 3, когда на границе зерен возникает концентрация напряжений вследствие упругой анизотропии; 3 — несимметричные бикристаллы 4, имеющие специфическое ориентационное соотношение, когда не возникает концентрации напряжений в упругой области. Однако в этих бикристаллах концентрация напряжений на поверхности границы возникает из-за различия деформации превращения внутри каждого кристалла при возникновении мартенсита деформации. В таблице указаны характеристики деформации в каждом бикристалле и вид разрушения. Эти характеристики рассматриваются ниже.

При горячей вытяжке днищ из алюминиевых, магниевых и молибденовых сплавов с целью повышения предельной степени деформации применяют искусственный нагрев фланцевой части с одновременным охлаждением центральной части заготовки. На рис. 4.15 приведена конструктивная схема штампа для вытяжки с подогревам фланца. Здесь матрица и прижим штампа нагреваются при помощи трубчатых электронагревателей сопротивления, вмонтированных во внутреннюю их полость, а пуансон охлаждается циркулирующей в нем проточной водой.

Когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6ВЗМФС (табл. 16). Сталь подвергают закалке с высоких температур для возможно более полного растворения карбидов хрома УИ7С3 и Мг;,С6. Сталь чувствительна к росту зерна аустенита. Отпуск проводят при 520—540 "С. После отпуска в структуре нет остаточного аустенита, что обеспечивает более высокое сопротивление пластической деформации (2000— 2100 МПа) при хорошей вязкости. Сталь обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками, и не склонна к карбидной неоднородности.

Изучение напряженно-деформированного состояния, соотношений между упругой и пластической составляющей и закономерностей их развития в условиях трения и изнашивания материалов представляет большой интерес и имеет существенное знамение для развития три-бофизики. Для экспериментального исследования деформации применяют различные методы: тензометрирование, металлографический анализ, рентгеноструктурный анализ, методы экзоэлектронной эмиссии и электросопротивления [9, 28, 29]. Б.И. Костецкий исследовал напряженно-деформированное состояние при трении скольжения методом фотоупругости. В качестве объекта исследования — трущихся тел — были использованы фотоактивные кристаллы и полимеры. Установлено, что напряженно-деформированное состояние при статическом контакте и трении значительно различается. Показано, что деформация при внешнем трении происходит путем растяжения и сжатия, и выявлены ее особенности в зоне непосредственного контакта и в зонах влияния [28].

Кроме указанных в табл. 19 для штампов холодной деформации применяют углеродистые инструментальные стали У10, У11, У12.

В современной вычислительной технике для расчета напряжений и деформации применяют:

Способы закалки. Наиболее широко применяют закалку в од ном охладителе (см. рис. 131). Такую закалку называют непрерывной. Во многих случаях, особенно для изделий сложной формы и при необходимости уменьшения деформации, применяют и другие способы закалки.

В тех случаях, когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6ВЗМФС (см. табл. 29). Сталь подвергают закалке с высоких температур для возможно более полного растворения карбидов хрома М7С3 и М2зСв- Сталь чувствительна к росту зерна аустенита. Отпуск проводят при 520—540 °С. После отпуска в структуре нет остаточного аустенита, что обеспечивает более высокое сопротивление пластической деформации при хорошей вязкости. Сталь обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками, и не склонна к карбидной неоднородности.

В связи с отмеченными особенностями ковку малопластичных и труднодеформируемых сшивов осуществляют при тщательном соблюдении механических и тепловых режимов. Для улучшения условий ковки (в частности, для уменьшения неравномерности деформации) применяют смазку инструмента или обмазку слитков специальными покрытиями, уменьшающими теплоотдачу от металла, снижающими контактные силы трения. Применяют высокий подогрев бойков до 500—600 °С вместо 250—350 °С. Ковку целесообразнее проводить на гидравлических прессах, так как ввиду малой скорости деформирования на прессах разупрочняющие процессы (возврат и

Датчик деформации близок по механической схеме к датчикам относительного перемещения. Его механический импеданс должен быть по возможности малым, поскольку он включается параллельно жесткости участка измерения и тем самым уменьшает измеряемую деформацию. Но так как жесткость большинства объектов достаточно велика, требования к импедансу намного ниже, чем в датчиках относительного перемещения. Почти во всех случаях, за исключением высокоточных измерений и измерений при повышенных температурах, импеданс тензодатчика можно считать упругим [35]. Для измерения деформации применяют почти исключительно приклеиваемые металлические тензорезисторы — тензодатчики, действие которых основано на использовании тензорезистивного эффекта. Они воспринимают деформацию объекта, усредненную по их длине (базе). Наиболее известными из них являются проволочные тензорезисторы (рис. 17, а), предназначенные для измерения одноосной деформации. Для них разработано большое количество специальных сплачов, в том числе с повышенным тензоэффектом, стабильных во времени и в широком диапазоне температур, а также мало восприимчивых к другим влияющим факторам; органических и неорганических клеев (цементов) с малой ползучестью; материалов подложек, хорошо передающих деформацию проволоке [35, 50]. Усовершенствованы методы изготовления тензорезисторов, позволяющие получить высокую однородность свойств датчиков. Достигнут значительный прогресс в изготовлении фольговых тензорезнсторов, имеющих преимущества при измерении более сложных деформаций, а также хорошо приспособленных к массовой технологии [35]. Метал-лопленочные тензорезисторы, изготовляемые методом напыления тонких слоев металла на подложку, имеют высокую стабильность ввиду отсутствия клеевой прослойки [35]. Металлические тензорезисторы легко изгибаются и допускают накЛеи-вание на цилиндрические поверхности.

Для повышения пластичности металла после наклепа, полученного в результате пластической деформации, применяют ре*

Определение деформированной геометрии оболочки, ее напряженного состояния, в общем случае, связано как с геометрической, так и физической нелинейностью. При расчете конструкций, имеющих ограниченные деформации, применяют приближенную техническую теорию мягких оболочек. Она основана на общем нелинейном подходе, но предполагает