ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характерные точки на диаграмме растяжения и влияние на них условий деформирования из "Жесткость и прочность стальных деталей " До точки, соответствующей пределу прочности при статической нагрузке, истинная диаграмма растяжения е ст = / (5) и обычная диаграмма растяжения 8 = / (сг) мало отличаются одна от другой, так как более значительная разница в величинах относительного удлинения наблюдается только после начала образования шейки на образце, соответствующего достижению состояния неустойчивости пластической деформации при напряжении, равном условному пределу прочности. [c.189] На обычной диаграмме растяжения отмечают несколько характерных точек, соответствующих механическим свойствам стали на различных этапах пластической деформации (рис. 142, а). До определенной точки на диаграмме наблюдается приблизительно линейная зависимость относительного удлинения от напряжения, предполагаемая законом Гука. Значение напряжения, до которого сохраняется линейная зависимость деформации от напряжения, называется пределом пропорциональности а. Положение точки, соответствующей а,щ, зависит от точности измерений и от условий нагружения образца. [c.189] Чем выше точность измерений, тем более низким оказывается значение предела пропорциональности, и таким образом точное выполнение условия пропорциональности напряжения и деформации возможно только при низких напряжениях. Ввиду этого оказалось необходимым ввести некоторое условие, уточняющее методику определения предела пропорциональности, независи.мо от физического значения этой величины. В качестве такого условия может быть установлено определенное изменение модуля упругости, определяемого как угловой коэффициент линейной части диаграммы растяжения и уменьшающегося с увеличением упругой деформации. [c.189] Условный предел пропорциональности определяется как напряжение, при котором наклон диаграммы растяжения по отношению к оси напряжения увеличивается на 50% по сравнению с наклоном в начале координат. [c.189] При испытании монокристаллических образцов линейная зависимость упругой деформации от напряжения наблюдается только Б начале деформации и соответствует касательной к кривой деформация — напряжение, проведенной в начале координат. [c.190] При испытании поликристаллических образцов взаимное поддерживающее влияние зерен феррита и жесткость границ зерен обеспечивают приблизительное выполнение закона Гука до более высоких напряжений в пределах упругости материала. Чем сложнее структура стали и чем большее число зерен феррита оказываются поддержанными твердыми структурными составляющими с малой способностью к пластической деформации, тем отчетливее проявляется линейная зaви иI ю ть упругого относительного удлинения от напряжения. [c.190] Точные измерения показывают, что в поликристаллических металлических материалах предел упругости нельзя считать реальной границей, так как в зернах феррита переход от упругих деформаций к небольшим остаточным деформациям является постепенным процессом и наблюдается уже при низких напряжениях. Естественно, не представляется возможным определить взаимное расположение предела пропорциональности и предела упругости. Для образцов из отожженной стали (см. рис. 142, а) предел упругости чаще всего лежит выше предела пропорциональности. В инженерной практике используется условный предел упругости, определяемый как напряжение, соответствующее остаточной деформации, например, составляющей 0,005 о первоначальной длины образца. [c.191] После достижения верхнего предела текучести происходит почти мгновенное падение напряжения до значения нижнего предела текучести, после чего начинается горизонтальный участок диаграммы растяжения. При достижении верхнего предела текучести на полированной поверхности образца появляются линии скольжения, лежащие в плоскостях максимальных касательных напряжений. [c.192] Как указывалось в гл. 3, описанный процесс не протекает монотонно и носит прерывистый характер, что может быть показано при достаточно большой длительности процесса. Механизм процесса можно объяснить падением напряжения, потребного для движения дислокаций, после освобождения последних от окружающей их атмосферы чужеродных атомов. [c.192] Другой причиной описанного протекания диаграммы растяжения является прогрессивное нарушение жесткого каркаса границ зерен в поликристаллической структуре с компонентами, различающимися по способности к пластической деформации. [c.192] Проведенные эксперименты показывают, что при испытании монокристаллов высокой чистоты получаемая диаграмма растяжения имеет монотонный характер в области предела текучести и в зоне упрочнения, однако с введением в состав стали даже небольших количеств углерода или азота в феррите создаются условия, способствующие резкому падению напряжения после достижения предела текучести. Ввиду этого выпадение карбидов или нитридов считалось причиной наличия явно выраженного предела текучести и горизонтальной площадки текучести на диаграмме растяжения. [c.192] При испытании на растяжение стальных образцов на диаграмме растяжения наблюдается площадка текучести, соответствующая увеличению пластической деформации при практически постоянном напряжении. Эта особенность характерна для диаграмм растяжения отожженных образцов из мягкой стали. Как указывалось выше, это зависит от влияния нескольких факторов. [c.193] Рассмотрим более подробно влияние различного сопротивления деформации взаимно связанных зон в сложной металлической структуре. Результаты испытаний показывают, что разность значений пластической деформации в начале и в конце площадки текучести Ае л — е , т. е. длина площадки текучести на диаграмме растяжения (рис. 144) увеличивается при увеличении скорости деформации. Величина Ае ., увеличивается также при понижении температуры в пределах известного диапазона. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше температура, прн которой еще хюжно наблюдать площадку текучести на диаграмме растяжения. У аустенитной стали площадка текучести почти не заметна. Характер н длина площадки текучести на диаграмме растяжения зависит от структуры стали. [c.193] Старение стали, сопровождаю щееся де( юрл1ан1юнным упрочнением материала внутри зерен и повышением а з, приводит к сокращению или полному исчезновению площадки текучести. [c.195] Измерения микротвердости на границах и внутри зерен [1391 обнаружили существенную разницу в изменении твердости. Измерения производились до и после нагружения образцов силой, вызывавшей появление остаточной деформации 3-ь4%. [c.195] После деформации средняя твердость материала внутри зерен повысилась на 500 кПсм , тогда как твердость на границах зерен повысилась на 1250 кПсм . Этот результат полностью согласуется с представлением о накоплении дислокаций в зонах у границ зерен во время пластической деформации. [c.195] Прочность и твердость материала па границах и внутри зерен по-разному изменяются в зависидюсти от телшературы и скорости нагружения. При высоких телшературах и низкой скорости нагружения материал на границах зерен обнаруживает малое сопротивление деформации и низкую прочность. И наоборот, при низких температурах и повышенной скорости нагружения сопротивление деформации материала в зонах у границ зерен может быть значительно выше, чем внутри зерен. Отсюда следует, что низкая температура и высокая скорость нагружения способствуют появлению площадки текучести или ее удлинению, если она имелась в обычных условиях нагружения. [c.195] Площадка текучести является обычной особенностью диаграммы растяжения при низких телшературах и исчезает при высоких температурах. В последующих разделах будет показано, что при высоких температурах происходят интенсивные процессы диффузии, приводящие к разупрочнению материала на границах зерен и понижению Ао .. [c.195] Если A t, О, то пластическая деформация наблюдается только в очень однородном в смысле деформируемости металле внутри зерен и влияние Аст не компенсируется упрочнением металла внутри зерен. [c.196] Вернуться к основной статье