ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прочностные характеристики при растяжеХарактеристики пластичности при растяжении из "Механические испытания и свойства металлов " После анализа общих закономерностей изменения напряжений в функции величины деформации перейдем к методике определения и анализу отдельных механических свойств при растяжении. ти свойства могут быть разделены на две основные группы — прочностные и пластические. [c.134] Диаграмма растяжения I типа характерна для образцов, разрушаюшйхся хрупко, без заметной пластической деформации. Диаграмма II типа получается при растяжении образцов, равномерно деформирующихся вплоть до разрушения. Наконец, диаграмма III типа характер-, на для образцов, разрушающихся после образования шейки в результате сосредоточенной деформации. Такая диаграмма может получиться и без образования шейки в образце— при высокотемпературном. растяжении участок Ьк здесь может быть сильно растянут и почти параллелен оси деформаций. [c.135] Возрастание нагрузки до момента разрушения (см. рис. 64,6) или до максимума (см. рис. 64,в) может быть либо плавным (сплошные линии), либо прерывистым. В последнем случае на диаграмме растяжения могут, в частности, появиться зуб и площадка текучести (пунктир нг рис. 64,б, б). [c.135] Как видно, на диа1граммах двух других типов (ом. рис. 64,а,б) могут быть нанесены не все эти точки. [c.135] Первая характерная точка на диаграмме растяжения — точка р (ом. рис. 65). Усилие Рпц -определяет величину предела пропорциональности — напряжения, которое материал образца выдерживает без отклонения от закона Гука. Приближенно величину Рпц можно определить по точке, где начинается расхождение кривой растяжения и продолжения прямолинейного участка (см. рис. 66). [c.136] При достаточно большом масштабе первичной диаграммы растяжения величину предела пропорциональности можно определить графически прямо на этой диаграмме (рис. 66). В первую очередь продолжают прямолинейный участок до пересечения с осью деформаций в точке О, которую и принимают за новое начало координат, исключая таким образом, искаженный из-за недостаточной жесткости машины начальный участок диаграммы. Далее можно пользоваться двумя способами. По первому из них на произвольной высоте в пределах упругой области восстанавливают перпендикуляр АВ к оси нагрузок (см. рис. 66,а), откладывают вдоль наго отрезок ВС =1/2 АВ и проводят линию ОС. При этом tga =tga/l,5. Если теперь провести касательную к кривой растяжения параллельно ОС, то точка касания р определит искомую нагрузку Рпц (см. рис. 66,а). [c.136] Обычно подбирают отношение /1=1/250 и тогда А I = о а/500]. [c.138] Как видно-из этой расчетной формулы, коэффициент увеличения достаточно велик для точного измерения малых удлинений (цена деления шкалы 8 на рис. 67 составляет 0,001 мм). [c.139] Методика определения предела пропорциональности с помощью тензометров сводится к следующему. Сначала образец без тензометров растягивают до достижения начального усилия Ро, соответствующего Ю /о от примерно ожидаемого предела пропорциональности. Затем на образец устанавливают тензометр, обеспечивающий измерение удлинений с двух противоположных сторон образца. Последующее нагружение образца производят ступенями и сразу же после каждой ступени нагружения (без разгрузки) снимают показания тензометров. До напряжения, отвечающего 70—80% ожидаемого Оцц, дают 3—5 крупных (и равных по величине) ст пеней ДР. Дальнейшие ступени АР делают более мелкими До 2 игс/м1м2. Испытание прекращают, когда прирост удлинения Д/=Д ср+/ увеличится в 1,5—3 раза по сравнению со средним приростом деформации А ср (при той же ступени нагружения) на прямолинейном участке кривой растяжения. [c.139] Следующая характерная точка на первичной диаграмме растяжения (см. рис. 65) — точка е. Ей отвечает нагрузка, по которой рассчитывают условный предел упругости —напряжение, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,05%, иногда меньше — вплоть до 0,005%. Использованный при расчете допуск указывается в обозначении условного предела упругости оо.оз, Oo.oi и т. д. [c.140] Таким образом, предел упругости характеризует напряжение, при котором появляются первые признаки макропластической деформации. В связи с малым Допуском по остаточному удлинению даже Оо,о5 трудно с достаточной точностью определить по первичной диаграмме растяжения. Поэтому в тех случаях, когда высокой точности не требуется, предел упругости принимается равным пределу пропорциональности. Если же необходима точная количественная оценка оо,о5, то используют тензометры. Методика определения ого,о5 во многом аналогична описанной для сгпц, однако имеется одно принципиальное различие. Поскольку при определении предела упругости допуск задается по величине остаточной деформации, после каждой ступени нагружения необходимо разгружать образец до начального напряжения Оо=10% от ожидаемого Оо,о5 и затем только измерять удлинение по тензометру. [c.140] При отсутствии на диаграмме растяжения зуба и площадки текучести рассчитывают условный предел текучести — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,2%, иногда 0,1 или 0,3% и более. Соответственно условный предел текучести обозначается (То,2, Оо,1 или 00,3. Как видно, эта характеристика отличается от условного предела упругости только величиной допуска. Предел теиучести характеризует напряжение, при котором происходит более полный переход к пластической деформации. [c.141] Физический смысл предела пропорциональности любого материала настолько очевиден, что не требует специального обсуждения. Действительно, ащ для моно-й. поликристалла, гомогенного металла и гетерофазного сплава — это всегда максимальное напряжение, до которого при растяжении со(блюдается закон Гука и макропластическая деформация не наблюдается. Следует, однако, помнить, что до достижения Опц в отдельных зернах поликристаллического образца (при их благоприятной ориентировке, наличии концентраторов напряжений) может начаться пластическая деформация, которая, однако, не приведет к удлинению всего образца, пока деформацией не окажется охваченным большинство зерен. Самым начальным стадиям этого макро-удлинения образца соответствует предел упругости. Для благоприятно ориентированного монокристалла он должен быть близок к критическому скалывающему напряжению, конечно, после перевода касательного напряжения в эквивалентное ему нормальное по формуле (43). Естественно, что при разных кристаллографических ориентировках монокристалла предел упругости будет различен. У достаточно мелкозернистого поликристалла в отсутствие текстуры предел упругости изотропен — одинаков во всех направлениях. [c.142] Природа условного предела текучести поликристалла в принципе аналогична природе предела упругости. Однако предел текучести является наиболее распространенной и важной характеристикой сопротивления металлов и сплавов малой пластической деформации. Поэтому физический смысл предела текучести и его зависимость от различных факторов необходимо проанализировать подробнее. [c.142] Процесс образования зуба и площадки текучести (так называемое явление резкой текучести) внешне выглядит следующим образом. Упругое растяжение приводит к плавному подъему сопротивления деформированию вплоть до От, затем происходит относительно резний спад напряжений до а и последующая деформация (обычно на 0,1—1%) идет при неизменном внешнем усилии — образуется площадка текучести. Во время удлинения, соответствующего этой площадке, образец на рабочей длине покрывается характерными полосами Чернова—Людерса, в которых локализуется деформация. Поэто му величину удлинения на площадке текучести (0,1—1%) часто называют деформацией Чернова— Людерса. [c.143] Явление резкой текучести наблюдается у многих технически важных материалов и поэтому имеет большое практическое значение. Оно представляет также общий теоретический интерес с точки зрения понимания природы начальных стадий пластической деформации металлических материалов. [c.143] Вначале образование зуба и площадки текучести в о. ц. к. металлах связывали с эффективной блокировкой дислокаций примесями. Известно, что в о. ц. к. решетке атомы примесей внедрения образуют не обладающие шаровой симметрией поля упругих напряжений и взаимодействуют с дислокациями всех типов, в том числе с чисто винтовыми. Уже при малых концентр а-циях [ 10 —10 % (ат.)] примеси (например, азот и углерод в железе) способны блокировать все дислокации, имеющиеся в металле до деформации. Тогда, по Коттреллу, для начала движения дислокаций и, следовательно, для начала пластического течения необходимо приложить напряжение, гораздо большее, чем это требуется для перемещения дислокаций, свободных от примесных атмосфер. Следовательно, вплоть до момента достижения верхнего предела текучести заблокированные дислокации не могут начать двигаться и деформация идет упруго. После достижения а , по крайней мере, часть этих дислокаций (расположенная в плоскостях действия максимальных касательных напряжений) отрывается от своих атмоафер и начинает перемещаться, производя пластическую деформацию. Последующий спад напряжений — образование зуба текучести — происходит потому, что. свободные от примесных атмосфер и более подвижные дислокации могут скользить некоторое время под действием меньших напряжений, пока их торможение не вызовет начала обычного деформационного упрочнения. [c.144] Основой современной общей теории резкой текучести, которую еще нельзя считать окончательно установившейся, является все то же положение, выдвинутое Коттреллом зуб и площадка текучести обусловлены резким увеличением числа подвижных дислокаций в начале пластического течения. Это значит, что для их появления требуется выполнение двух условий 1) в исходном образце число подвижных дислокаций должно быть очень малым 2) оно должно иметь возможность быстро увеличиться по тому или иному механизму в самом начале пластической деформации. [c.146] Резкое увеличение числа подвижных дислокаций может происходить I) за счет разблокировки ранее закрепленных дислокаций (отрыв от примесных атмосфер, о1бход частиц поперечным скольжением и т.д.) 2) путем генерирования 3) путем размножения новых дислокаций. Последние два способа увеличения плотности подвижных дислокаций могут реализовываться по всем известным механизмам генерацией источниками Франка—Рида, границами зерен, частицами второй фазы, размножением путем двойного поперечного скольжения, рекомбинацией и т. д. [c.147] До сих пор, анализируя природу резкой текучести, мы рассматривали только дислокационные процессы внутри кристаллитов, никак не учитывая влияния границ зерен в поликристаллах и такую важную особенность деформации на площадке текучести, как распространение полос Чернова—Людерса. Эти полосы. появляются в результате выхода на поверхность областей, внутри которых с высокой скоростью идет локализованная пластическая деформация. Ширина их обычно превышает несколько диаметров зерен и увеличивается по мере деформации. Первая полоса при отсутствии сильных концентраторов напряжений на поверхности или внутри образца возникает у одной из головок образца (рис. 73). Диаметр образца в месте образования полосы уменьшается на 0,1—0,2 мм, так что 01бразующая-ся ступенька играет теперь роль концентратора напряжений и в результате следующая полоса идет от исходной и т. д. В некоторых материалах деформация на площадке текучести идет путем распространения одной полосы Чернова—Людерса, охватывающей все сечение образца. Полосы Чернова—Людерса имеют матовый оттенок и хорошо видны невооруженным глазом на блестящей поверхности образца. [c.149] Вернуться к основной статье