ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурный подход к описанию свойств деформируемого металла из "Теория обработки металлов давлением " Металлурги были одними из первых исследователей, которые обратили внимание на существование структуры, т,е. внутреннего строения исследуемых объектов, и обнаружили взаимосвязь структуры и свойств металла. Было отмечено, что любое изменение структуры приводит к изменению свойств, в первую очередь прочностных и пластических. Появилась когорта ученых-металловедов, которая со временем превратилась в легион, основная задача которых, по словам академика Н.С. Курнакова [10], состоит в определении взаимосвязи структуры и свойств металлов. [c.8] Для удобства анализа понятие структуры было дифференцировано, что характерно именно для этого метода исследования (анализа), введено в обращение большое количество качественных и количественных характеристик структуры, понятие масштабных уровней. На каждом масштабном уровне используют свои характеристики структуры вектор Бюргерса 6, параметр кристаллической решетки а, атомный (ионный) радиус г, конфигурация ионного остова - для атомного уровня размер субзерна или дислокационной ячейки d , , плотность дислокаций р, в том числе подвижных р , угол разориен-тации ячеек в — для субмикроскопического уровня размер зерна количество и характерный размер фаз - для микроуровня объемы ротации, плотность дисклинаций или дисклинационных диполей -для мезоуровня наличие пор, усадочных раковин, ликваций - для макроуровня. [c.8] Естественно, что подобная классификация не претендует на полноту, но дает общее представления о характере возможных исследований и разнообразии трактовок влияния того или иного масштабного уровня на процессы формирования свойств. Вдобавок к указанным численным характеристикам имеется много качественных аустенит, мартенсит, перлит, феррит, ледебурит и другие, а также их разновидности. В последнее десятилетие введены вероятностные характеристики структуры (см., например, [6]), отражающие статистическую природу процессов, протекающих в металле плотности распределения вероятностей (ПРВ) дислокационных ячеек по размерамуглам разориентации /2(6) и некоторые другие. [c.9] Поскольку характеристик структуры много, то и феноменологических или эмпирических теорий, описывающих взаимосвязь структуры и свойств металла, разработано не меньше. Имеет смысл напомнить основные — соотношение Петча-Холла и соотношения прочности и плотности дислокаций. [c.9] Соотношение Петча-Холла не учитывает влияния предварительной пластической деформации, т. е. деформационного упрочнения, на значение напряжений начала пластического течения. Кроме того, как известно, значение предела текучести металла существенно зависит от температуры, тогда как размер зерна предварительно отожженного и не имеющего фазовых превращений металла остается неизменным. Тем не менее, соотношение Петча-Холла работоспособно, но только для недеформи-рованного металла при постоянной температуре в обозримом диапазоне размеров зерна (от 10 до 10 м). [c.9] Некоторые авторы пытаются установить взаимосвязь типа (1.1) для размера зерна и предела прочности Ов. Это представляется не совсем корректным, поскольку напряжение Ов, как правило, отражает лишь момент потери устойчивости растяжения, но не является особой точкой на кривой истинных напряжений а(е). [c.9] Зависимости типа (1.2)-(1.4) не учитывают множественный характер механизмов упрочнения, проявляющихся на микроуровне, а использование обезличенного То еще более скрывает влияние каждого из них. Нельзя забывать к тому же, что описание упрочнения металла при помощи дислокационного механизма может быть принято только на уровне отдельных взаимодействий дислокаций или их небольших групп. Обобщение и усреднение этих взаимодействий по всему объему металла может привести к результатам, отличным от экспериментальных данных, поскольку общее число атомов в ядрах дислокаций или вблизи них на несколько порядков меньше, чем общее количество атомов в кристалле. [c.10] Попытки связать деформационное упрочнение с работой ротационного механизма, действующего в металле на мезоуровне [6, И], также оказались не совсем удачными, поскольку используемый математический аппарат предусматривает наличие экспериментальных данных и не способен прогнозировать поведение металла. Он лишь математически описывает явления, связанные с ротационной пластичностью, но пока не способен прогнозировать свойства деформированного металла, например, величину предельных деформаций или допустимых напряжений. [c.10] Структурный подход к описанию поведения металлов при их обработке на основе экспериментальных данных представляет собой их аппроксимацию при помощи простейших математических зависимостей. Использование методов и соотношений физики дефектов кристаллического строения дает возможность описания процессов, но эти методы и математический аппарат не позволяют учитывать все масштабные уровни структуры и их общий вклад в формирование свойств материалов. По мнению А.В. Мартынова наука на современном этапе дошла до пределов дискретизации и детерминиза-ции знаний почти во всех областях. Однако, как это часто бывает в таких случаях, от ее пристального внимания ускользают многие интегральные и вероятностные сущности [12]. [c.11] Вернуться к основной статье