Деформации приводящей

обнаружено, что остаточные термонапряжения в сплавах Al — Si {58] и остаточные деформационные напряжения в сфероидизирован-ных сталях [89] по величине согласуются с пределами текучести соответствующих сплавов. Хотя предположительно система с остаточными напряжениями в пластичном сплаве не вызывает разрушения высокопрочных составляющих, она может изменить распределение и плотность дислокаций в окрестности частиц второй фазы, что особенно влияет на усталостные свойства. Сведения о зарождении дислокаций около частиц при охлаждении и деформации приведены в [64].

В статье дан краткий анализ результатов исследования зарождения и развития усталостных трещин в металлах при многоцикловом нагружении, полученных в Институте проблем прочности АН УССР. Показано, что об интенсивности накопления усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины можно судить по величине неупругой циклической деформации. Приведены деформационные и энергетические критерии зарождения трещин; рассмотрены закономерности развития усталостных трещин и обоснована целесообразность использования в расчетах характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении.

Влияние холодной деформации при прокатке. Для исследования влияния холодной деформации при прокатке на механические свойства при комнатной и низких температурах были использованы несколько сплавов: титан промышленной чистоты марок 45А и 75А, сплавы Ti—3A1 и Ti—5А1—2,5Sn. Химический состав исследованных сплавов и степень холодной деформации приведены в табл. 1. Результаты испытаний даны в табл. 4 и в работе [15], а также представлены на рис. 5.

Рассмотрим три точки (А, В, С) на срединной поверхности пластины (рис. 2.29). Координаты этих точек в системе х, у, г до и после деформации приведены в _ , „а

В случаях неодноосного напряженного состояния обычно постулируется применимость к задачам ползучести теории малых упруго-пластических деформаций. Учитывая, что при высоких температурах коэффициент Пуассона близок к 0,5, можем считать материал несжимаемым. Зависимости компонентов напряжения от компонентов деформации приведены на стр. 17. Зависимость интенсивности напряжения а, от интенсивности деформации е,- получаем по той или иной гипотезе ползучести заменой а и е на о/ и е( соответственно.

После идентификации оказывается возможным не только качественное, но и количественное сопоставление закономерностей деформационного поведения, предсказываемых моделью, с данными соответствующих экспериментов. Результатысопоставления, проведенного на ряде конструкционных (в большинстве своем — жаропрочных) сталей и сплавов при разнообразных программах на-гружения, включая неизотермическое, непропорциональное, при наличии в цикле выдержек при постоянном напряжении или постоянной деформации, приведены в данной главе. Они характеризуются в общем вполне удовлетворительным соответствием и фактически являются подтверждением определяющей роли микронапряжений в различных проявлениях деформационной анизотропии.

Наибольшее число исследований контактных напряжений относится к процессу продольной прокатки. Экспериментальные материалы опубликованы в работах [6, 36, 39, 44, 46, 57—68, 72—74]. В работе [72] методом наклонных точечных мес-доз исследовано распределение нормальных давлений и удельных сил трения вдоль продольной оси очага деформации при прокатке свинца и горячей (1000— 1050 °С) прокате стали (рис.45). Размеры образцов и некоторые параметры деформации приведены в табл. 9. Скорость прокатки составляла 0,3 м/с. Направление прокатки на всех эпюрах — слева направо.

з. Температуры рекристаллизации технически чистых металлов после сильной деформации приведены в табл. 23.

Величины деформации при различных процессах деформации приведены на рис. 5.8.

з. Температуры рекристаллизации технически чистых металлов после сильной деформации приведены в табл. 23.

Величины деформации при различных процессах деформации приведены на рис. 5.8.

Как уже отмечалось выше, стадии циклической микротекучести и циклической текучести характерны для металлов и сплавов, имеющих физический предел текучести, и их можно изучать при определенной методике усталостных испытаний. Для металлических материалов, не имеющих физического предела текучести, усталостный процесс начинается с кратковременной стадии циклической микротекучести (которая часто протекает в процессе вы-вода испытательной машина на заданную амплитуду нагружсния), а затем следует стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения). Эту стадию следует рассматривать как конкуренцию двух кинетических процессов - пластической деформации, приводящей к деформационному упрочнению, и разрушения (по терминологии И.А. Одинга - упрочнения и разупрочнения). Поэтому в области циклического упрочнения (3-я стадия в периоде зарождения усталостных трещин, рис. 7) пунктирной линией отмечено геометрическое место точек, соответствующих началу появления поверхностных субмикротрещин размером 1 - 3 мкм. Склонность металлических материалов к циклическому упрочнению или разупрочнению определяется отношением предела прочности к условному пределу текучести. Известно, что все материалы с ов/а0,2 ^ 1,2 разупрочняются при циклическом деформировании,

Теория наибольшей потенциальной энергии формоизменения (энергетическая теория). Полную деформацию элемента можно условно представить состоящей из двух частей: деформации, приводящей к изменению объема тела без искажения его формы, и деформации, меняющей форму тела без изменения его объема. Первая часть деформации даже при очень высоких напряжениях не приводит к опасному состоянию, и поэтому величина потенциальной энергии, соответствующая этой части деформации, также не может характеризовать степень опасности напряженного состояния. В связи с этим в качестве общего критерия прочности Губером2 было предложено принять удельную потенциальную энергию формоизменения, т. е. потенциальную энергию, соответствующую второй части деформации.

По нашему мнению, такое объединение различных видов деформирования необоснованно, так как результаты деформирования зависят от его условий, от схемы воздействия сил. Так, например, чистый свинец при комнатной температуре имеет я5=100% и поэтому может быть прокатан без отжига до высоких степеней обжатия. Однако волочение его крайне затруднено вследствие сосредоточенной деформации, приводящей к образованию шеек и к обрывам. Поэтому целесообразно применять термин «тягучесть», обозначающий свойство металла деформироваться при вытяжке и волочении. Хорошая тягучесть наблюдается лишь при отсутствии сосредоточенной деформации и при наличии достаточного деформационного упрочнения участков с уменьшенным сечением.

На рис. 20 представлена диаграмма приспособляемости в координатах Р*/Р0, tl/t\. Линия / ограничивает область перехода от приспособляемости к непрерывному возникновению знакопеременной пластической деформации, приводящей к малоцикловому разрушению. Анализ полей циклических деформаций позволяет, как

На кривой В можно наметить следующие основные фазы ползучести: начальная упругая деформация, происходящая почти мгновенно (участок ab); начальная ползучесть, происходящая с уменьшающейся скоростью (be); равномерная ползучесть, происходящая с более или менее постоянной скоростью (cd); конечная ползучесть, которая может протекать различно: или с вновь увеличивающейся скоростью деформации, приводящей к разрыву (de), или с постепенно уменьшающейся скоростью деформации, приводящей к полному „затуханию" ползучести (кривая Б). Наконец, при больших нагрузках может быть получена кривая, подобная кривой Г, в которой участок равномерной ползучести отсутствует.

вавшихся нами электрохимических процессов, пока вновь не создадутся условия, при которых достигнутое энергетическое состояние опять приведет в действие механическое разрушение. Наконец, скачкообразно протекающее разрушение доводит металл до такого состояния, когда накопленного запаса энергии хватает для создания непрерывной пластической деформации, приводящей к полному разрушению.

установившийся, с постоянным ростом остаточной деформации, и III — конечный, с уско-рением-роста остаточной деформации, приводящей к разрушению металла. На фиг. 63 показано изменение со временем остаточной пластической деформации металла (удлинения) под действием постоянной нагрузки, при постоянной температуре.

Для изучения особенностей этого процесса в условиях термоциклического нагружения были проведены исследования характера накопления локальных макродеформаций в зоне термоусталостного разрушения и формоизменения образцов [15] (часть образцов для контрастности была из наклепанной аустенитной стали). Результаты механического и оптического методов измерений были статистически обработаны. Как видно из рис. 29, термоциклическое деформирование характеризуется односторонним накоплением локальной пластической деформации, приводящей к изменению формы образца в его средней части. Характер

Исследования микроструктуры слоя металла, непосредственно примыкающего к поверхности разрушения, показали, что глубина зоны пластической деформации, приводящей к образованию пор, искажению ферритных зерен и затрудняющей выявление этих границ, не превышает 0,25-0,30 мм (рис. 3.41-3.42).

где tv — период колебаний атомов в решетке, U0 — энергия сублимации, f • — ^структурно-чувствительный коэффициент, k — постоянная Больцмана. Многочисленными исследованиями показано, что формула (5.7) может быть с успехом применена для описания разрушения материалов различного класса (металлы, полимеры) в диапазоне значений t = l07 — 10~3 с. Однако попытки распространить ее на область долговечности (10~5 — 10~8 с), свойственную экспериментам с ударными волнами, показали [24] , что для описания «динамической» ветви временной зависимости прочности необходимо значительно изменить параметры ?„, U0 и f. По данным [25], .различие динамическЬй/ и «статической» ветвей временной зависимости прочности связано с различными механизмами необратимой деформации, приводящей к разрушению материалов: термоактиви-руемое подбарьерное скольжение дислокации на статической ветви сменяется а?ермическим надбарьерным на динамической ветви. В силу этого на статической адтви оказывается существенной зависимость долговечности от приложенного напряжения растяжения и температуры в соответствии с (5.7), а на динамической ветви разрушение будет атермическим.