Микротекучесть предел

Рассмотрим, какие основные стадии накопления повреждений свойственны периоду зарождения трещин. Первая стадия - стадия микротекучести. Па эт ой стадии протекает некоторая микропластическая деформация металла, причем наиболее интенсивно она протекает в приповерхностных слоях глубиной порядка размера зерна. Для металлических материалов с физическим Пределом текучести окончание этой стадии четко фиксируется началом негомогенной деформации Людерса - Чернова. [c.15]

Рассмотрим механические характеристики, которые определяют при растяжении (см. рис. 1.15, табл. 3, 4). При самых низких нагрузках в специальных нестандартных испытаниях на микротекучесть со сверхчувствительными датчиками деформации определяются предел упругости 0 и предел неупругости од (см. рис. 1.15), физический смысл которых рассмотрен в разделе 2.7. [c.33]

Предел упругости условный (oo.os = Ро.оь Ро) — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает определенной величины (обычно — 0,05 %). При этом напряжении появляются первые признаки макропластической деформации. Часто пределы упругости и пропорциональности совпадают по величине, а принципиальное отличие методики их определения заключается в том, что в случае нахождения Оу остаточная деформация измеряется на разгруженном образце. Следует отметить, что существуют также способы определения Оу на перестроенных в координатах S — е кривых нагружения [48]. На рис. 1.15 найденный таким образом предел упругости обозначен Оу. Он оказывается близким или практически совпадающим с величиной ол, определенной в испытаниях по микротекучести. [c.34]

Данный раздел имеет вспомогательный характер, в нем не ставилась задача дать обзор работ по микротекучести, особенно по изучению механизмов, контролирующих микротекучесть металлов в разных интервалах температур и напряжений. Поэтому, предложив читателю ряд готовых обзоров [224—2261, рассмотрим лишь некоторые результаты, имеющие самое непосредственное отношение к пониманию физической природы предела текучести. [c.96]

IM — исходное значение упругого модуля AM — неупругий модуль Од = — предел микротекучести (Гол — предел текучести а — физический предел упругости. [c.235]

Предел микротекучести ау — более низкое, чем предел текучести, напряжение, при котором появляются первые признаки пластической деформации. Оно может быть задано выражением [c.246]

Свойства волокнистых композитов при нагружении сжатием обнаруживают значительные отклонения от правила смеси [48, 66] так, у композита алюминий—нержавеющая сталь непосредственно после изготовления предел упругости выще в 2 раза, а предел микротекучести — в 5—8 раз (в зависимости от объемной доли упрочнителя). Диаграммы деформации композита алюминий—нержавеющая сталь при сжатии для различных значений объемной доли упрочнителя приведены на рис. 16. Показано, что разрушение происходит в фазе , т. е. путем сдвига (выгибанием), и. не связано с отслаиванием (отрывом) проволоки по поверхности раздела. В соответствии с этими данными был пред- [c.247]

Рис. 15. Зависимость предела микротекучести волокнистого композита медь —

В работах B. . Ивановой, В.Ф. Терентьева и др. [54, 55, 64-168] при деформировании поликристаллического Мо и Fe было показано, что физический предел текучести, площадка текучести, а также эффект Баушингера обусловлены наличием более прочного поверхностного слоя толщиной по- рядка размера зерна, который возникает за счет микротекучести на начальной стадии деформирования, а также протекания процессов динамического деформационного старения. Аналогичные данные были получены в работах [61, 169, 170] при исследовании закономерностей усталостного разрушения. [c.16]

При снятии тонкого спектра кривых сжатия о—е были обнаружены существенно нелинейные участки. Так, на рис. 106 представлены кривые сжатия образца Ge и Si, на которых можно выделить четыре характерных участка [58—60, 566—569] обратимой упругой деформации (ОА), площадки микротекучести (АВ), участка ВС и второго участка (выше т. С) с некоторой нелинейностью, наблюдающейся вплоть до разрушения образца. После разгрузки образцов от напряжений а = 3-5 кгс/мм датчиком перемещений регистрировалась остаточная деформация в пределах от 0,5 до 1,0 мкм. Однократное нагружение в пределах участках ОА диаграммы 180 [c.180]

Экспериментальные данные по изменению максимального напряжения (меньшего статического предела текучести при исследованных амплитудах циклической деформации) в зависимости от числа циклов при испытании на усталость с постоянной амплитудой общей деформации за цикл образцов из отожженного железа представлены на рис. 3.1 [10]. На этой стадии (горизонтальные участки кривых на рис. 3,1) не наблюдается раскрытия петли механического гистерезиса (точность замера деформации 0,001%) и циклическое напряжение с ростом числа циклов остается постоянным. На зеркально полированной поверхности образцов не наблюдается следов макроскопической деформации. Стадия циклической микротекучести в условиях повторного растяжения в образцах из низкоуглеродистой стали СтЗ и 45 протекает до линии 1 на рис, 2.13, см гл. 2. Эта стадия также на-блюдалась у образцов из чистого титана 1М1 115 (рис. 3.2 и рис. 3.3) [22,23]. Видно, что, как и в случае железа [10], на кривых циклического упрочнения, построенных в условиях испытания с постоянной общей амплитудой деформации за цикл, наблюдается стадия циклической микротекучести (горизонтальные участки на кривых). Данные представленные на рис. 3.3 свидетельствуют о том, что наличие стадии циклической микротекучести зависит от частоты нагружения. При очень низкой частоте нагружения (0,001 Гц) она отсутствует. [c.61]

Таким образом, можно сделать вывод, что у металлических материалов, имеющих при статическом деформировании физический предел текучести, в начальной стадии циклического деформирования наблюдается стадия циклической микротекучести, если напряжение первого цикла не превышает статического предела текучести. Эта стадия наблюдалась у железа, низко-углеродистых, углеродистых и низколегированных сталей [4, 6, [c.68]

Проведенный анализ [11, 12] показал, что природа физического предела выносливости и природа площадки текучести может быть объяснена особенностями микротекучести приповерхностных слоев металла в квазиупругой области деформиро- [c.169]

Из анализа работ по исследованию микротекучести видно, что наибольшее различие в пластическом течении приповерхностных и внутренних слоев наблюдается в ОЦК-металлах и сплавах [9, 10]. В.Ф. Терентьевым [11, 12] была предложена феноменологическая модель, объясняющая появление физического предела текучести и физического предела вьшосливости за счет формирования в материале более прочного приповерхностного слоя на стадии микротекучести. [c.172]

Суть предложенной феноменологической модели площадки текучести и физического Предела вьшосливости заключается в том, что в ОЦК-металлах и сплавах на стадии микротекучести с определенного порогового напряжения за счет более раннего и преимущественного течения приповерхностных слоев металла возникает барьерный эффект, приводящий к более интенсивному упрочнению материала в приповерхностных слоях на этой стадии и формированию площадки текучести (зуба текучести) и физического предела вьшосливости. [c.172]

В условиях статического растяжения ОЦК-металлов, имеющих физический предел текучести, стадия микротекучести простирается от нуля до напряжения, соответствующего напряжению верхнего (или нижнего) предела текучести. На основании анализа литературных данных [51, 80, 81] и проведенных нами экспериментов [52, 82, 83] на этой стадии можно выделить три участка (рис. 5.9). [c.172]

Какие же экспериментальные данные, на наш взгляд, подтверждают эту феноменологическую модель, объясняющую природу физического предела текучести с позиции барьерного эффекта более прочного приповерхностного слоя, формирующегося при деформировании на стадии микротекучести Остановимся на этом вопросе более детально. [c.177]

Обращает на себя внимание тот факт, что в двух случаях при содержании углерода 0,8% и в случае чистого железа - площадка текучести отсутствует и при этом не наблюдается различия ме жду макроскопическим и поверхностным пределом текучести. Во всем остальном интервале углеродистых сталей (от О до 0,8% С), в котором макроскопическому пределу текучести предшествует пластическое течение приповерхностного слоя, на диаграмме статического растяжения в отожженных углеродистых сталях наблюдается площадка текучести. В работах [52,83] на образцах из стали 45 было также обнаружено возникновение остаточных напряжений сжатия на стадии микротекучести и резкое их возрастание после достижения уровня напряжения, близкого к (Уд (рис. 5.13). [c.178]

Следует отметить, что в рассматриваемых экспериментах [11] остаточные напряжения, внезапно возникнув при напряжении, меньшем макроскопического предела текучести, при дальнейшем нагружении не изменялись. Создается впечатление, что в приповерхностном слое на стадии микротекучести мгновенно прошел фронт пластической деформации, подобный фронту Людерса-Чернова. Неясно, однако, прошел ли он мгновенно по всей рабочей длине образца или распространялся от напряжения до СУд. Из рассмотренных выше экспериментов можно сделать вывод, что в углеродистых сталях наличие площадки текучести связано с предварительной деформацией приповерхностного слоя зерен. Важно также, что, начиная с определенного напряжения (это напряжение, по-видимому, можно отождествлять с стд), уровень поверхностных остаточных напряжений сжатия за- [c.178]

Во-первых, в условиях циклического деформирования при напряжениях, близких к пределу выносливости, существуют два этапа формирования более прочного приповерхностного слоя первый этап протекает так же, как и при статическом деформировании, когда на стадии циклической микротекучести наблюдается преимущественное течение этого слоя второй этап связан с общим пластическим течением металла и протекает вплоть до базового числа циклов нагружения причем сохраняется большая интенсивность пластической деформации данного слоя и его барьерный эффект, даже при возникновении в нем повреждаемости (микротрещин). [c.187]

Можно утверждать, что в рассматриваемом нами случае наблюдаемый барьерный эффект приповерхностного слоя глубиной порядка размера зерна связан с затруднительностью выхода дислокаций и эстафетной передачей деформации из внутренних объемов металла. Дислокации задерживаются как поверхностной сеткой дислокаций, так и границами зерен приповерхностного слоя, наиболее упрочненными на стадии микротекучести. Если на пределе вьшосливости имеются микротрещины, то зоны пластической деформации у вершин таких трещин являются барьером для движения дислокации. [c.190]

Следует отметить, что накопление повреждений будет происходить и при условии, когда напряжения еще не достигают циклического предела текучести 5т, так как в этом случае идут процессы микротекучести. Тем не менее повреждаемость материала в условиях микротекучести будет достаточно малой и поэтому скоростью развития трещины при оценке AKth можно пренебречь (dL/dN Q). Строго говоря, при расчете НДС в окрестности вершины трещины нужно использовать параметр ат" < От, характеризующий сопротивление материала микро-пластическому деформированию. Однако известно, что в этом случае большинство положений теории пластичности не приемлемо [195, 206, 379]. Выходом из этого положения является анализ НДС в рамках теории пластичности (в расчет вводится параметр От), но и при анализе накопления повреждений учитывается повреждаемость от упругих (с макроскопических позиций) деформаций (см. раздел 2.3). [c.214]

Наличие границ зерен, играющих барьерную роль на пути движущихся дислокаций, обусловливает особую специфику пластической деформации в поликристаллических металлах, что выражЗется в повышении предела текучести [5, 53, 97] и напряжения микротекучести [57], а также влияет на напряжение течения и при значительных степенях деформации [26]. [c.49]

Пиннел и Лоули [66] изучали зависимость микромеханических характеристик композита алюминий—нержавеющая сталь после преосования от объемного содержания упрочнителя. При растягивающем нагружерши экспериментальные значения физического предела упругости, предела микротекучести и предела текучести (при остаточной деформации 0,1%) хорошо согласовались со значениями, рассчитанными на основе правила смеси (рис. 12—14). Структурные исследования показали, что дислокационная субструктура при заданной величине деформации композита не зависит от объемной доли упрочнителя, т. е. что между матрицей и упрочнителем не происходит заметного взаимодействия. Это подтверждает справедливость предположений, на которых основано правило смеси, [c.247]

Хьюз и Резерфорд [38], а также Резерфорд [70], исследуя характеристики микродеформации для оценки параметров пластической деформации при растяжении системы медь—вольфрам, ус-тановцли, что пределы микротекучести и текучести линейно зависят от объемной доли упрочнителя — вольфрамовой проволоки (рис. 15). Кроме того, было показано, что значения предела текучести и сопротивления движению дислокаций увеличиваются с ростом предварительной деформации и качественно согласуются с дислокационной моделью для медной матрицы [38]. Исследование микродеформаций в сочетании с трансмиссионной электронной микроскопией является особенно ценным, поскольку таким способом может быть получена информация о роли поверхности раздела как барьера для движения дислокаций либо как источника или стока дислокаций. [c.247]

Термоактивационный анализ кинетики микропластической деформации в монокристаллах Мо. Скоростная зависимость деформирующих напряжений, из которой определялась величина активационного объема, снимались экспериментально на монокристаллах Мо в области микро- и макротекучести. Полученные данные представлены на рис. 87, 88. Видно, что на псевдоупругой стадии деформирования в области микротекучести изменение скорости деформации от j = 1,67 10 с до 62 = = 1,67 10 с приводит к явному появлению дефекта модуля (изменения угла наклона кривой а — е, отмеченные стрелками). При обратном переходе от ёз к i наблюдается уменьшение деформирующего напряжения Да, причем как величина дефекта модуля, так и Дст растут с увеличением степени деформации и величины приложенных напряжений, что свидетельствует о протекании термоактивированных процессов движения дислокаций в кристалле Мо при напряжениях, намного меньших макроскопического предела текучести, и коррелирует с имеющимися литературными данными для ОЦК-металлов [85, 86, 362, 363, 484-489]. Так, в работах [362, 363] было обнаружено следующее движение винтовых дислокаций в системе 112 < 11 Г> начинается при очень малых напряжениях сдвига т = 25—35 гс/мм дислокации движутся при этом с весьма большой скоростью V > 1 см/с для размножения свежевведенных дис-148 [c.148]

Таки.м образом, данные по оценке скорости движения дислокаций в Si и термоактивационных параметров в Si, Ge и Мо на стадиях микротекучести (до макроскопического предела текучести) и макродеформации, представленные в п. 5.1, свидетельствуют об аномалии пластического течения вблизи свободной поверхности кристалла и, в частности, о более высокой скорости движения дислокаций в его приповерхностных слоях. Аналогичная тендендая отмечалась ранее в ряде наших работ [107-109, 282, 307-313], а также в работах других авторов [27, 105, 432, 493-495]. [c.151]

Первая стадия - стадия микротекучести. На этой стадии протекает некоторая микропластическая деформация металла в благоприятно ориентированных зернах, причем наиболее интенсивно она протекает в приповерхностных слоях металла глубиной порядка размера зерна и преимущественно в области границ зерён [25-27]. Для металлических материалов с физическим пределом текучести окончание этой стадии четко фиксируется началом негомогенной деформации Людерса-Чернова. [c.41]

В настоящее время известно, что фундаментальной особенностью поведения металлических материалов, подвергающихся разрушению, является непременное наличие перед разрушением микро- или макродеформации [1-21]. В зависимости от структурного состояния, вида нагружения и асимметрии цикла предел вьшосливости ОЦК-металлов и сплавов может быть по своему значению выше и ниже физического предела текучести 3]. В том случае, когда он ниже физического предела текучести (наиболее частый случай для конструкционных сталей), циклическое деформирование начинается со стадии циклической микротекучести [4, 5, 10, 11]. Стадия циклической микротекучести, обнаруженная в работах [7, 8] (в работе [7] она была названа инкубационным периодом усталости), была также найдена в работе А. Плюмтрее и Дж. Мартина [9] при исследовании низкоуглеродистой стали А181 1025. Авторы [9] назвали этот феномен задержкой разупрочнения, поскольку у ОЦК-металлов после этой стадии следует разупрочнение. В работе автора и К. Хольсте [10] и в исследованиях Т. Танаки и М. Хиро-зе [8] было показано, что при циклическом нагружении ниже статического предела текучести петля механического гистерезиса (в условиях испытания с постоянной общей амплитудой деформации за цикл) раскрывается лишь после определенного числа циклов нагружения, которое увеличивается по мере снижения амплитуды циклической деформации. На рис. 2.10 (см. гл. 2) окончанию стадии микротекучести соответствует линия ЗИЕ, [c.60]

Еще в 1910 г, Л. Бэрстоу, исследуя закономерности усталостного разрушения углеродистой конструкционной стали с использованием записи петли механического гистерезиса, обнаружил, что удлинение образцов при повторном нагружении происходило даже в том случае, когда максимальная циклическая нагрузка была меньше статического предела текучести (сталь имела физический предел текучести). Иными словами при напряжениях несколько меньших статического предела текучести в условиях усталости продвигается фронт Людерса-Чернова [32,33]. Стадия циклической текучести наблюдается у металлических материалов, имеющих физический предел текучести, и связана с прохождением фронта Людерса-Чернова в условиях циклического деформирования [10]. После достижения определенного числа циклов (соответствующих окончанию стадии циклической микротекучести) наблюдается начало раскрытия петли гистерезиса и снижение действующего напряжения (при испытаниях с общей постоянной деформации за цикл) у образцов из отожженно- [c.68]

Стадии циклической микротекучести и циклической текучести 5 арактерны для металлов и сплавов, имеющих физический предел текучести, и их можно изучать при определенной методике усталостных испытаний. Для металлических материалов, не имеющих физического предела текучести, усталостный процесс начинается с кратковременной стадии циклической микротекучести (которая часто протекает в процессе вывода испытательной машины на заданную амплитуду нагружения), а затем следует стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения), Эту стадию следует рассматривать как конкуренцию двух кинетических процессов пластической деформации и разрушения (по терминологии И. А. Одинга - упрочнения и разупрочнения). Поэтому в области циклического упрочнения (третья стадия в периоде зарождения усталостных трещин, см. рис. 2.10) пунктирной линией отмечено геометрическое место точек, соответствующих началу появления поверхностных субмикротрещин размером 1-3 мкм. Склонность металлических материалов к циклическому упрочнению или разупрочнению определяется отношением предела прочности к условному пределу текучести. Известно, что все материалы с Ов/ о,2 < 1Д разупроч-няются при циклическом деформировании, тогда как материалы, для которых ав/сТо 2 = 1>4 и выше, циклически упрочняются. При 1,2 < Ов/с о.2 >1.4 может происходить либо упрочнение, либо разупрочнение. [c.82]

В.И. Трефилов), в которых рассматриваются начальные участки кривых деформирования на основе учета процессов скорости движения и размножения дислокаций [76-77]. Однако и эти представления требуют дальнейшего уточнения [77] и не могут объяснить всех экспериментальных данных по проявлению физического предела текучести у металлов и сплавов с различными кристаллическими решетками [69,72]. Так, наличие физического предела текучести у ГЦК-металлов связывают с различными причинами геометрическим разупрочнением, деформационным разупрочнением, упрочнением поверхностного слоя, атмосферами Сузуки и др. [67]. В работе [63] отмечается, что теория Гильмана-Джонсона-Хана не учитывает гетерогенной природы поликристаллических тел и стадию микротекучести, а также не объясняет снижение предела текучести с увеличением размера зерна. Кроме того, она не предсказывает нижний предел текучести и величину деформации Людерса-Чернова [79]. Со своей стороны добавим, что эта теория не рассматривает преимущественное течение приповерхностных слоев металла на начальных стадиях деформирования и эффект динамического деформационного старения у железа и низкоуглеродистых сталей [13], [c.171]

В ряде экспериментов на статическое растяжение было показано, что линии скольжения в отдельных зернах образуются при напряжениях, значительно меньших физического предела текучести [53,54, 84, 85]. Особенно интересны в этом плане данные К. Тангри с сотр. [54, 85] (рис. 5.14), полученные при статическом растяжении образцов из кремнистого железа (Fe-Si 3%-С 0,02%, размер зерна 140 мкм). Эти исследователи, используя метод ямочного травления и послойного удаления приповерхностных слоев, изучали кинетику микроскопической деформации. Из их экспериментальных данных можно сделать два важных вывода а) на стадии микротекучести интенсивная микропластическая деформация происходит лишь в приповерхностном слое глубиной 1-2 размера зерна б) при достижении [c.179]

Таким образом, рентгеновские исследования особенностей микропластической деформации с удалением поверхностных слоев [51], эксперименты по изучению влияния поверхностных слоев на эффект Баушингера и Хаазена-Келли [10, 48,100-102], аномальное изменение магнитострикции сталей на начальных стадиях деформации [96,97], особенности акустической эмиссии в области микротекучести [98], эксперименты по формированию физического предела текучести в результате модифицирования тонких поверхностных слоев [9], исследования по опреде- [c.184]

Проведенный анализ показал [12], что физический предел выносливости у углеродистых сталей наблюдается лишь в том случае, если в них достижению макроскопического (физического) предела текучести предшествует микропластическая деформация (стадия микротекучести) приповерхностного слоя глубиной порядка размера зерна. На стадии микротекучести может наблюдаться и микропластическая деформация всего объема материала, но она на порядок меньше, чем деформация приповерхностного слоя. В результате этой преимущ,ественной микропластической деформации на пределе вьшосливости в ОЦК-ме-таллах и сплавах формируется более прочный приповерхностный слой, который является барьером для выхода дислокаций на поверхность. Тем самым тормозится развитие процессов сдвигооб-разования и повреждаемости. Особенности пластической деформации ОЦК-металлов (например, большое число систем скольжения, облегченность поперечного скольжения и др.) и склонность к динамическому деформационному старению способствуют созданию такого более прочного приповерхностного слоя. Таким образом, формируется физический предел вьшосливости. [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...