ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Деформация металла при коррозии под напряжением из "Механохимия металлов и защита от коррозии " В поликристаллических металлах различная ориентация отдельных зерен обусловливает неодинаковое их сопротивление приложенной нагрузке. Даже в тех случаях, когда эта нагрузка создает в металле средние макроскопические напряжения намного меньше предела текучести, отдельные микроучастки зерен, наименее благоприятно ориентированные, могут оказаться в состоянии пластической деформации. Зарождение трещин усталостного и коррозионно-усталостного разрушения связано с локальной микропластической деформацией в отдельных слабых местах поверхности металла. [c.42] Рентгенографическими измерениями напряжений I и II рода на поверхности стали, подвергаемой коррозионному растрескиванию, установлено возникновение локальных очагов пластической деформации в течение инкубационного периода, приводящих к появлению зародышей коррозионных трещин [28]. [c.42] Поликристаллические металлы, имеющие кубическую решетку, при пластической деформации упрочняются подобно монокристаллам, по тому же самому закону упрочнения. Это объясняется наличием нескольких непараллельных систем скольжения, обеспечивающих достаточную пластичность и нечувствительность пластических свойств, например, г. ц. к. металлов к размеру зерна. В поликристаллических металлах с гексагональной решеткой, Б которых скольжение идет главным образом по базисным плотноупакованньш плоскостям, не происходит упрочнения за счет взаимодействия дислокаций на пересекающихся системах скольжения, и путь скольжения зависит от размеров зерна. [c.42] Параметры т и 7, описывающие пластическую деформацию сдвига в монокристалле, могут быть связаны с макроскопическими параметрами, например описывающими пластическую деформацию одноосного растяжения образца, — напряжением о и деформацией е. Величина касательного напряжения на площадке S под углом 0 к оси растяжения равна т (6) ==0,5а sin 29 и достигает максимального значения т ах = при 0 = 45°. В поликристаллических металлах зерна характеризуются средним напряжением сдвига, несколько меньшим, чем максимальное значение (о/З) т (о/2). [c.42] Вычисляй Удельную работу макроскопического удлинения образца и сравнивая ее с работой, эквивалентной деформации сдвига, получаем ade = xdy, т. е. у Зе при т ст/3 отсюда следует, что если в вычислениях фигурирует произведение напряжения на приращение деформации, т. е. анализ основан только на энергетических характеристиках процесса пластической деформации (например, при термодинамическом изучении), то можно пользоваться обозначениями, принятыми при описании макроскопической деформации образца. [c.43] Как обычно, рассмотрим кривую напряжете — деформация, состоящую из трех стадий легкого скольжения (I), деформационного упрочнения (II) и заключительной (III). Последняя стадия деформации, называемая также стадией динамического возврата, связана с разрушением дислокационных скоплений, перегруппировкой дислокаций путем поперечного скольжения, выстраиванием их в полигональные субграницы. Эти процессы ведут к уменьшению энергии деформации, запасенной в материале, и к частичной взаимной аннигиляции дислокаций. Коэффициент упрочнения на этой стадии уменьшается до нуля с ростом деформации, как это и наблюдается на кривых напряжение— деформация. [c.43] На стадии легкого скольжения основной вклад в деформацию дают ди1 локацйй, вышедшие на поверхность кристалла, что подтверждается экспериментально [6]. На этой стадии (плошадка текучести на кривой напряжение—деформация) пластическая деформация растяжения отожженного технического железа [291 происходит путем лавинообразного течения, как это установлено наблюдениями линий скольжения на поверхности и методом дифракционной электронной микроскопии. По данным [30], в ходе легкого скольжения сдвиг не продолжается по тем плоскостям, где он уже происходил, так как легче активировать источники дислокаций в новых (неупрочненных) плоскостях скольжения. [c.43] Анализируя деформацию, разрушение и упрочнение металлов, можно считать, что из различных дефектов структуры основной вклад в скрытую энергию деформации дают дислокации, по крайней мере, в области температур, близких к комнатной, и при повышенных температурах ниже температуры рекристаллизации. [c.43] Величина запасенной энергии деформации различна на разных стадиях деформации [321 на заключительной стадии III доля запасенной энергии составляет всего лишь около 5% от всей затраченной энергии деформации (остальные 95% рассеиваются в виде тепла, и это свидетельствует об аннигиляции дислокаций), тогда как на стадии деформационного упрочнения эта доля значительно больше. В литературе приводятся разные значения например, в случае крупнозернистой меди доля запасенной энергии достигает примерно 10%, а для более мелкозернистых материалов имеет гораздо более высокие значения. Последнее связано с высокой концентрацией упругих напряжений при скоплении дислокаций у препятствий, в частности границ зерен (напряжение у головной дислокации скопления пропорционально числу дислокаций в скоплении). Полагают [32], что для группы дислокаций у препятствия справедлива аналогия со сжатой пружиной, т. е. запасается вся энергия, подведенная извне. [c.44] Хотя дислокационные субструктуры многообразны, общей закономерностью является почти линейная зависимость плотности дислокаций от степени пластической деформации [31, 32 и др. 1. [c.44] Поскольку пластическая деформация металла при комнатных температурах осуществляется путем микросдвигов, теоретически нет оснований предполагать различия в течении локальных процессов при растяжении и сжатии металла. [c.44] Как показано экспериментально [33], рельеф, образующийся на деформированной свободной поверхности при осаживании (сжатии) образцов различных металлов имеет те же элементы структуры и характеризуется той же кинетикой развития поверхности, что и при деформации растяжением.,Отличие состоит лишь в том, что при одинаковых в среднем числовых характеристиках для сжатия характерны несколько больший (по сравнению с растяжением) разброс степени развития микрорельефа на линиях скольжения из-за крайней неравномерности течения металла и чуть менее интенсивное развитие рельефа на границах зерен вследствие более высокой стесненности зерен при обжатии. [c.44] Это имеет принципиальное значение для построения общей теории механохимических явлений, а также для выяснения механизма такого опасного вида коррозионного разрушения металлов, как фреттинг-коррозия, который до настоящего времени еще не получил удовлетворительной интерпретации, и механизма контактной усталости металлов в присутствии активных сред. [c.44] Доказательством принципиальной идентичности структур металла, полученных сжатием и растяжением, является увеличение объема (дилатация) при сжатии. Так [6], дилатация сжатой до 55% меди составила .VIV = 1,5-10 . [c.44] Анализ ангармонического расширения [34] показывает, что чисто гидростатическое давление и напряжения любого вида (в том числе касательные) вызывают дилатацию, пропорциональную запасенной энергии. Следовательно, в случае и краевых, и винтовых дислокаций дилатация, обусловленная ангармоническими членами, пропорциональна энергии дислокации AWV W. Отсюда расчеты дают оценку увеличения объема А У ЗЬ /2 на отрезке длиной Ъ (вектор Бюргерса) вдоль дислокаций, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными измерения дилатация в сильно деформированных металлах [6]. Хотя средняя по кристаллу величина дилатации невелика, локальные значения дилатации при краевых дислокациях (в отличие от винтовых) достигают большой величины, так что на этих дислокациях возникает электрический диполь [35] вследствие перераспределения электронов проводимости, обусловленного изменением гидростатического давления в окрестности дислокации [5]. Локальное возмущение самосогласованного поля свободных электронов, вызываемое появлением потенциала деформации с нарушением локальной электронейтральности, должно оказать влияние на различные физические процессы в крис-сталЛе [5]. В случае же винтовой дислокации гидростатическое давление связано только с ангармоническим расширением и мало [6]. [c.45] Вместе с тем пропорционально сть напряжения в головной части дислокационного скопления перед препятствием числу дислокаций в скоплении имеет место как для краевых, так и для ринтовых дислокаций. Это было ранее установлено именно для нагромождений винтовых дислокаций, хотя наизбежна частичная релаксация напряжений в результате перекрывания силовых полей винтовых дислокаций при их близком расположении в скоплении и, кроме того, возможна аннигиляция винтовых участков соседних линий путем скольжения. [c.45] Как отмечается [36], выходу краевых дислокаций на поверхность препятствует сопротивление, связанное с работой образования новой поверхности на ступеньке скольжения. В то же, время винтовые дислокации могут без сопротивления выходить на поверхность. Этим обусловлено резкое различие в энергетическом состоянии разряжающихся на поверхности краевых и винтовых дислокаций. [c.45] Известно, что рост кристаллов тесно связан с винтовыми Дис локациями. Однако, как показали исследования кинетики испарения кристалла путем удаления спиральных слоев, высота которых соответствовала вектору Бюргерса порядка 2-10 см [37], можно пренебречь влиянием со стороны энергии деформации решетки в точке выхода на поверхность винтовой дислокации на скорость испарения. Авторы исследования [37] считают, что расстояние между ступенями, порожденными винтовой дислокацией, быстро растет, достигая такой же величины, как и в случае, когда единственным источником моноатомных ступеней является край кристалла. Поэтому на таких дислокациях ямки травления не образуются. [c.46] Вернуться к основной статье