ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Температурное изменение предела текучести и структурной энтропии из "Теория обработки металлов давлением " Вопрос о температурной зависимости предела текучести металла можно было бы отнести к разряду хрестоматийных. Однако материаловедение, развиваясь в последние десятилетия бурными темпами, как бы перешагнуло через него, оставило за бортом своих интересов, приняв функцию От(7) как данное, как только экспериментально определяемую зависимость. По нынешний день объяснение зависимости От(7) оставалось вне области исследований, поэтому сложилось впечатление, что сколько-нибудь строгой теории, описывающей функцию От(Г), не существует. Из общих физических соображений следует, что повышение темпераауры металла, приводящее к возрастанию кинетической энергии атомов, ослабляет общую энергию межатомного взаимодействия, что облегчает перемещение дислокаций по кристаллу. Однако математически строгой и экспериментально подтвержденной теории подобного рода в литературе не описано. [c.55] Зададимся целью теоретически описать зависимость От(7), исходя из данных минимального количества механических испытаний и пользуясь табличными значениями фундаментальных характеристик материала, к которым мы прежде всего относим модуль упругости. При решении задачи будем опираться на положения статистической теории вещества. [c.56] При помощи (1.27) рассчитаем значение структурной энтропии материала Д стр, задающее, согласно соотношению (2.10), макроскопический предел текучести при температуре Г То, при которой было определено значение А стр- Процедуру расчета А5стр по результатам опытов на растяжение легко реализовать на персональном компьютере. [c.56] Значение структурной энтропии А5с (Т) может быть экспериментально определено при любой температуре (см. разд. 1.6). Однако при повышенных температурах механические испытания должны быть проведены с такими скоростями деформации, при которых влияние релаксации напряжений не ощущается. Подробней явления релаксации напряжений рассмотрены далее. [c.57] Выражение (2.17) показывает, что за температурное изменение предела текучести отвечает изменение вида функции Да ), который характеризует структуру металла и значение А5стр. Однако, если при нагреве металла внешний вид его структуры остается неизменным (имеется в виду картинка на экране микроскопа), это вовсе не означает, что не изменяется и структурная энтропия А5стр(7), задающая значение Сг Т). [c.57] Чтобы убедиться в этом, проанализируем диаграммы истинных напряжений а(е), полученные по результатам опытов на растяжение для одного и того же материала, но при различных температурах То и Гь Условия испытания установим таким образом, что заметной релаксации напряжений при растяжении не происходит. Не рассматривая особых случаев, отме ТИМ, что в большинстве подобных опытов графики зависимости а(е) выглядят именно так, как это показано на рис. 2.2,п. Если по этим диаграммам построить функции Да ), пользуясь выражением (1.35), то можно заметить (рис.2.2, б), что при повышении температуры до Г] изменяется вид распределения /х(а ), которое больше растянуто вдоль оси г, причем значения плотностей вероятностей уменьшились. В соответствии с этим снижается значение [А стр и уменьшается величина предела текучести металла Сг Т). [c.57] Дадим количественную оценку изменения напряжения при повышении температуры, пользуясь известной температурной зависимостью модуля упругости Е(Т). В разрабатываемую модель заложим следующие положения. [c.58] МЫ покажем в дальнейшем, и пластические тоже, определяются структурой материала. [c.62] Анализ полученных зависимостей (7) и А5стр(7) позволяет отметить некоторые интересные положения. [c.62] СКОЛЬКО градусов, что может быть связано с недостаточно точной экстраполяцией зависимости (Т) в области высоких температур. Необходимо с сожалением заметить, что в справочниках, например в [30], изменение модулей упругости дается лишь в ограниченном температурном диапазоне, например, для сталей до Т (850- 900)°С. Выше этих температур приходится прибегать к экстраполяции, результаты которой зависят, в основном, от опыта и искусства исследователя. [c.62] Когда каркас из внутренних напряжений, жестко скрепляющих систему, распадается, рассыпается и сама система. Отметим, что при этом межатомные связи не нарушаются в силу своей центральности, т. е. независимости от углов взаимодействия. [c.63] Этот принцип включает в себя принцип с 1 ремления системы к минимуму энергии при самопроизвольном процессе (II закон термодинамики), принцип минимума производства энтропии при удалении от равновесного состояния, сформулированный И. При-гожиным, и принцип Брауна - Ле-Шателье. Напомним, что последний говорит о том, что любой процесс, протекающий в системе, направлен на компенсацию или уменьшение внешнего воздействия на систему. [c.63] Если внешние воздействия сняты (например, металл вышел из очага деформации), то сложная структура, сформированная во время пластической деформации, превращается в более простую при этом в пространство выделяется избыточная энергии в виде теплоты. Частичный самораспад структуры деформированного металла может происходить и в холодном состоянии за счет перемещения дислокаций под действием напряжений, создаваемых их мощными образованиями - скоплениями, стенками и другими, однако, наибольшую активность деструкция имеет при повышении температуры и активации диффузионного механизма. При этом протекают такие известные механизмы, как отдых, полигонизация, рекристаллизация - основные стадии термического разупрочнения. [c.64] При охлаждении значение структурной энтропии изменяется, и, согласно соотношению (2.25), при комнатной температуре формируется структура, характеризуемая значением структурной энтропии Л5стр о- Прочность системы о о при этом может существенно превышать те значения, которые сформировались бы при медленном охлаждении. [c.64] Вернуться к основной статье