Динамической рекристаллизации

Наиболее чувствительны к скорости деформации пластичные металлы, в частности низкоуглеродистые стали, у которых отмечено повышение динамической прочности в 2,5-'3 раза по сравнению со статической.

ции сгв (черные точки — максимальные величины ст„/у, светлые — Для сравнения даны значения ств/у для сверхпрочной композиции ?12] из графитных, усов в алюминиевой, матрице е о-„ = 500 кге/мм2 (вдоль волокон), у = 3,6 кг/дм3 и Lp = 190 км (выходит за пределы диаграммы). Показатели динамической прочности в функции о~о,2 приведены на рис. 91, б.

6. Остроумов В. П., Карпумин В. А. Повышение динамической прочности пружин, М., Машгиз, 1961, 111 с.

тов являются новым видом перспективных материалов с сочетанием необычных физико-механических свойств — статической и динамической прочности, жаропрочности, демпфирующей способности, радиационной стойкости, износостойкости и др.

Использование того или иного критерия оптимальности при проектировании машины зависит от назначения, которое должна выполнять машина. Так, для большинства виброударных технологических машин в качестве такого критерия установлена ударная мощность машины N = En (E — энергия единичного удара, п — число ударов в единицу времени). При этом на величину энергии единичного удара накладываются ограничения как сверху (исходя из динамической прочности непосредственно самой машины и ее элементов), так и снизу (исходя из необходимости эффективного ведения технологического процесса). Для того типа машин, для которого данный критерий является определяющим, а этим типом является основной класс виброударных технологических машин, следует стремиться к увеличению частоты ударов, т. е. к максимальному быстродействию системы, так как производительность машин оказывается в большинстве случаев пропорциональной ударной мощности виброударной машины.

Наконец, самый главный недостаток, относящийся уже не к области технологии, а к самой природе упрочнения, получаемого в результате как НТМО, так и ВТМО, заключается в том, что при рабочих температурах службы деталей выше 200— 300° эффект упрочнения неизбежно снижается либо полностью исчезает. Причиной этого является то, что достижение высокой прочности методом ТМО связано с получением конечного мета-стабильного структурного состояния. В определенной области температур упрочненные стали и сплавы могут пребывать в этом состоянии весьма длительное время, однако при повышенных, а тем более при весьма высоких температурах начинается распад метастабильного структурного состояния и происходит процесс разупрочнения. Таким образом, ТМО, будучи эффективным средством повышения статической и динамической прочности сталей, предназначенных для службы при обычных температурах, как правило, оказывается малопригодной для деталей, работающих длительное время при повышенных и высоких температурах.

132. М. Г. Лозинский, E. H. Соколков. Способ повышения статической и динамической прочности изделий из аустенитных сталей и жаропрочных сплавов. Бюллетень изобретений, 1959, № 21.

6. Остроумов В. П., Карпунин В.' А. Повышение динамической прочности Пружин. Л., Машгиз, 196!, 111 с.

123. Гольцев Д. И. — «Вопросы динамики и динамической прочности». Вып. 3. Рига, Изд-во АН ЛатвССР, 1955, с. 65—75.

Необходимость широкого развертывания аэродинамических исследований, изучения статической и динамической прочности конструкций и проведения летных испытаний скоростных самолетов повлекла соответствующее расширение и совершенствование научно-экспериментальной базы.

Другая установка, способная дать подобную информацию,— это модифицированная ударная установка Эйвери — Изода [21]. Напряжение здесь измеряется датчиком деформации, наклеенным на динамометрической части, а деформация — фотографированием поперечных линий на образце. Эта установка была использована автором работы [21] для измерения ударной прочности на растяжение полисульфона, армированного одинаково расположенными короткими стеклянными волокнами (около 28% волокон по весу), и для инъекционно сформованной бакелитовой фено-ксидной смолы, армированной асбестом. В обоих случаях наблюдается некоторое увеличение значений динамической прочности, которое, вероятно, происходит за счет изменения свойств материалов матрицы. Изгибные испытания, проведенные на такой же установке на промышленных однонаправленных углепластиках, содержащих обработанные волокна типов 1 и 2, не показали заметного влияния скорости испытания на значения прочности.

Начало динамической рекристаллизации определяется совместным действием нескольких факторов, прежде всего степенью деформации и температурой [39], которые соответственно задают критическую плотность дислокаций и диффузионную активность материала. Поэтому, например, при активном нагружении (в отличие от ползучести) динамическая рекристаллизация наблюдается даже при температурах 0,3—0,35 Гпл [41], но после

Рис. 1.12. Схема динамической рекристаллизации, которая вызывает повторение первичной ползучести в новых зернах и приводит к значительному ускорению ползучест» 131].

/ — дислокационное скольжение, контролируемое сопротивлением решетки (а) и препятствиями (б): // — низкотемпературная ползучесть; /// — высокотемпературная ползучесть; IV — область динамической рекристаллизации; V — диффузионная ползучесть по границам зерен; VI — диффузионная ползучесть.

Для проверки данной зависимости имеющиеся литературные данные по влиянию деформации на размер ячеистой структуры в сплавах Fe, Mo и Сг [275, 299, 358—360] были перестроены [48] в логарифмическом масштабе в координатах dB —• е (рис. 3.36). Несмотря на то что основная часть результатов относится к области высокотемпературной деформации, где можно ожидать протекание динамического возврата или даже динамической рекристаллизации [275], начальные участки почти всех кривых описываются уравнением (3.72). Особенно показательны данные (рис. 3.36, кривая /) работы [299], ко-

Под разрывом Эшби понимает разрушение путем уменьшения сечения образца в шейке до нуля. Разрыв обычно связывается с протеканием динамической рекристаллизации и возврата. Разрушение

Рассчитанная по уравнению (5.27) деформация, которая предшествует разрушению сколом в интервале хрупко-пластичного перехода, практически полностью совпадает с кривой 3. При расчете больших деформаций ek учитывался стадийный характер деформационного упрочнения через коэффициент усреднения р (смотри выше). Кривые 4 и 5 на диаграмме ИДТ представляют диаграмму структурных состояний и соответствуют деформациям, при которых происходит изменение коэффициента деформационного упрочнения в процессе развития и перестройки дислокационной структуры. Эти кривые фактически являются верхней границей равномерного распределения дислокаций («лес») и соответственно нижней границей образования ячеистой структуры. Причем если при деформации выше 200 °С наблюдается равноосная ячеистая структура (5.19, г), то при более низких температурах ячеистая структура обнаруживает четкую связь с полосами скольжения (5.19, д), что свидетельствует об ограниченном характере поперечного скольжения. Кривые 7 и 9 построены с привлечением данных фрактографических исследований. При повторном изломе в продольном направлении охлажденных до —196 °С образцов, которые ранее были испытаны при 800 и 1000 °С, в шейке образцов наблюдалось межзеренное хрупкое разрушение (рис. 5.19, б), причем размер зерен составлял 1—2 мкм. Поскольку после первичных испытаний ниже 600 °С, несмотря на хорошо сформированную ячеистую структуру, такой вид разрушения не наблюдается, то предполагается, что в шейке образца при больших деформациях начинается динамическая рекристаллизация [435], хотя такие низкие температуры начала этого процесса (Тр 700 °С, или 0,ЗЗГПл) еще пока не отмечались. Таким образом, кривая 7 нанесена в качестве нижней границы области динамической рекристаллизации. Кривая 9, построенная по данным фрактографических исследований, схематически показывает темпера-турно-деформационную область, в которой имеет место расслоение по границам ячеистой структуры.

Разделение диаграммы на отдельные области производится по данным структурных исследований с учетом сложившихся в последние годы представлений об эволюции дислокационной структуры и механизмах разрушения металлов [9, 81, 439]. Можно выделить (см. рис. 5.18) следующие четыре области: А —область зарождения несштошностей по границам зерен; Б — область роста несплошностей по границам зерен; В — область возникновения и роста несплошностей по субграницам; Г — область динамической рекристаллизации.

Область В, которая соответствует деформациям в перетяжках между крупными порами, включает две зоны: зону Вг — расслоения и зону В2 — пористости. Такое деление выполняется по данным фрак-тографических исследований и отражает появление при больших деформациях несплошностей на субграницах. При этом низкотемпературная ячеистая структура, имеющая полосчатый вид (рис. 5.19, д), приводит к расслоению (5.19, л), равноосная ячеистая структура образует на перетяжках поры (рис. 5.19, м), размер которых на порядок меньше пор, связанных с границами зерен. С переходом при высоких температурах в область динамической рекристаллизации (область Г)' субструктурная пористость на поверхности излома исчезает.

VI — то же, что и в V температурном диапазоне, с тем лишь различием, что вследствие динамической рекристаллизации, протекающей в процессе деформации, поры на границах ячеек не образуются. Окончательное разрушение в вершинах перетяжек происходит вытягиванием «на нож» одного рекристаллизованного зерна.

IV — разрушение при полной утрате сечения разрушения в условиях динамической рекристаллизации;

Обнаруженные различия по сравнению с Ni обусловлены, очевидно, различиями в гомологических температурах (Т/ГПЛ, где Тпл — температура плавления), при которых происходила деформация и при которых образец выдерживался после деформации. Температура 293 К соответствует гомологическим температурам 0,17 для Ni и 0,22 для Си. Следовательно, подвижность атомов в последнем случае должна быть выше, что, возможно, привело к изменениям в структуре и различиям в полученных размерах зерен. Повышенная подвижность атомов могла привести к протеканию динамической рекристаллизации.