ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Разрушение при высоких температурах из "Строение и свойства металлических сплавов " Давно установлено, что предел прочности металла при разрыве в условиях ползучести является функцией времени. Предполагается, что в основе этого процесса лежит зарождение и постепенный рост микротрещин (при низких и средних температурах) или микропор (при высоких температурах) задолго до того, как ускоренный, лавинообразный рост их приведет материал к полному разрушению. [c.399] Для описания механизма зарождения трещин при низких в средних температурах предложен ряд дислокационных моделей,, основные из них рассмотрены в обзорах [87, 373]. В некоторых случаях дислокационные модели могут быть применены для объяснения зарождения трещин и при высоких температурах [398, 399]. [c.399] Большинство исследователей согласно с тем, что поры в условиях ползучести растут за счет диффузии вакансий и их конденсации на зародышевых микродефектах, а когда микротрещина или пора путем постепенного роста или соединения с соседними становится достаточно большой (чтобы расти как трещина Гриффитса), образец разрушается. [c.399] Характерной чертой высокотемпературного разрушения является то, что с повышением температуры и понижением скорости деформирования возрастает склонность металла к межзеренному разрушению. При этом резко падает величина общей деформации, достигнутой к моменту разрушения, по сравнению с аналогичной деформацией при внутризеренном разрушении. [c.399] В работе Кишкина и Поляк [190] методом высокотемпературной металлографии показано, что в литых и деформированных сплавах задолго до полного разрушения наблюдается образование трещин по границам зерен, ориентированным перпендикулярно действию напряжения. Развитие трещин вначале идет медленно, а на последней стадии к моменту разрушения ускоряется, Поры при высокотемпературном разрушении наблюдались в меди, Y-латуни, хроме, сплавах алюминия и никеля [376, 377] и других. Рассмотрим зарождение пор, микротрещин и других микродефектов и их рост применительно к условиям высокотемпературного разрушения и главным образом к условиям разрушения при ползучести. [c.400] В работе [380] показано, что число пор, видимых под оптическим микроскопом, возрастает в ходе испытания. [c.401] Согласно гипотезе о наличии готовых дефектов в материале следовало бы ожидать, что после достижения видимых при данном увеличении размеров число пор должно было бы оставаться постоянным. Возможно, что некоторое число микропор действительно существует и в ненагруженном металле, но они, очевидно, составляют лишь небольшую долю тех пор, которые наблюдаются перед разрушением, и не они определяют его наступление. [c.401] Если учесть большую подвижность вакансий при повышенной температуре, то, рассматривая ползучесть, можно предполон ить, что пересыщение решетки вакансиями в каждый момент времени невелико. [c.401] Согласно [18], величина избыточной концентрации вакансий при ползучести зависит от скорости деформации. На основании оценки степени пересыщения был рассчитан из энергетических соображений критический радиус сферической поры, способной к росту. Формально образование зародышевой полости может быть представлено как аналогичный процесс, происходящий при кристаллизации, но в. первом случае должна учитываться еще и энергия упругой деформации, появившаяся в результате действия приложенных напряжений. [c.401] Грант [376] обнаружил, что поры в алюминиевых сплавах возникали только на границах с хорошо развитой зубчатостью. Иногда образование пор связывают не с зубчатостью, а с субструктурой в районе границы и наблюдают образование пор на стыке субгр ницы с границей. Однако между субструктурой и пористостью 1 ет прямого соответствия. [c.402] Следует указать также на отмеченную в работе [379] разницу в склонности различных металлов к порообразованию, зависящую от конфигурации дислокаций. Так, в меди, где энергия дефектов упаковки мала, дислокации расщеплены, поперечное скольжение и переползание их и, следовательно, образование субструктуры затруднены. В этом случае дислокации не могут действовать как стоки для вакансий и последние конденсируются на зародышевых трещинах вдоль границ. В результате поры наблюдаются в меди в широком интервале температур. В никеле, где энергия дефектов упаковки выше, чем в меди, и особенно в алюминии, где она очень высокая, довольно легко происходит переползание дислокаций, поэтому, видимо, зернограничные поры и трещины в алюминии не удалось обнаружить вплоть до температуры плавления, хотя в никеле они и обнаружены. [c.402] Для объяснения образования пор на границах, расположенных перпендикулярно оси растяжения, часто привлекают механизм проскальзывания, который предполагает взаимное смещение в двух соседних зернах по определенному участку поперечной границы под воздействием касательных напряжений. В результате такого смещения раскрываются зубцы, имеющиеся на этих границах, и образовавшиеся расщелины служат зародышами пор. Дальнейший рост происходит или за счет диффузии вакансий и конденсации их на зародышах, или за счет продолжающегося проскальзывания. [c.402] Однако на меди и никелевых сплавах [377] поры были обнаружены при таких условиях, когда зернограничная зубчатость не наблюдалась. [c.402] Однако образование микропор обычно наблюдается в условиях ползучести при сравнительно высоких температурах и малых скоростях дефорл ации, т. е. в условиях, когда заметно возрастает роль вязкого течения в процессе пластической деформации и соответственно уменьшается интенсивность перемещения и скапливания дислокаций. Известно, что число линий скольжения уменьшается с повышением температуры, в то время как отмечается увеличение числа пор в меди при повышении температуры от 390 до 500° С при одном и том же напряжении [377]. [c.403] В механизме зарождения поры, кроме разрыва связей, существенную роль, по-видимому, играет коагуляция вакансий с учетом влияния дефектов структуры и приложенных напряжений. [c.404] В соответствии с первым механизмом предполагается, что имеющиеся в материале микропоры могут служить стоками для вакансий [381]. [c.404] Хотя большинство исследователей разделяет точку зрения диффузионного роста пор, появилось несколько работ, согласно которым поры могут расти исключительно за счет проскальзывания вдоль границы [383]. [c.405] В пользу диффузионного механизма подрастания зародышевых трещин свидетельствуют данные об изменении долговечности под нагрузкой для образцов в различном состоянии [384]. Наибольшую долговечность имеют отожженные образцы, не-сколь Ко меньшую— наклепанные и гораздо меньшую—образцы, полученные электролитическим осаждением. Предполагается, что во втором и третьем случае все диффузионные процессы ускоряются. [c.405] Показано, что в условиях ползучести радиус пустот увеличивается со временем линейно (серебро) или по закону d х [385] И й т - (медь) [167]. Все три экспериментально полученные зависимости роста пор от времени не противоречат модели, основанной на диффузии вакансий. [c.405] Ранее был рассмотрен механизм деформации путем диффузионного переноса вещества — механизм диффузионной ползучести. Отметим, что, согласно расчетам [18], изменения размера пор в процессе ползучести могут быть объяснены с точки зрения этого механизма. [c.405] Вернуться к основной статье