Стадия циклической текучести

Стадия циклической текучести [c.24]

Рис. 23. Зарождение усталостных микротрещин у неметаллических включений в образцах из низкоуглеродистой стали Ст.З (а, б) дислокационная структура у неметаллического включения на стадии циклической текучести (в) и схема зарождения усталостной трещины

Стадия циклической текучести (негомогенной деформации), в которой наблюдается негомогенное пластическое течение материала, аналогичное деформации Людерса-Чернова при [c.49]

Впервые особенности протекания фронта Людерса-Чернова в металлических материалах в условиях повторного растяжения и одноосного растяжения-сжатия были исследованы в работах [4, 5 10]. Было показано, что деформирование на стадии циклической текучести (термин стадия циклической текучести был предложен в работах [4, 5]) ведет к изменению некоторых физико-механических свойств повышается микротвердость, уменьшается и затем полностью исчезает зуб и площадка текучести на кривых статического растяжения [3], снижается предел пропорциональности (который, однако, к концу этой стадии вновь начинает возрастать) [7] происходит изменение характеристик внутреннего трения, магнитных свойств и др. Следует отметить, что в зависимости от структурного состояния материала, вида нагружения и температурно-силовых условий деформирования может наблюдаться самое разнообразное изменение физико-ме-ханических свойств с началом макроскопической пластической деформации в условиях циклического нагружения [11]. [c.69]

Металлографические исследования на стадии циклической текучести при напряжениях выше предела выносливости показали, что в отдельных зернах наблюдается выпучивание в области границ зерен (рис. 3.8, а), а также скольжение по двум преимущественным плоскостям (рис. 3.8, б). [c.70]

Рис. 3.9. Дислокационная структура технического железа (й) и низкоуглеродистой стали (б) на стадии циклической текучести

Рис. 3.10. Дислокационные структуры железа (а, б) и молибденового сплава ЦМ-10 (в) на стадии циклической текучести в условиях повторного растяжения в приповерхностных слоях металла

В наших исследованиях [16] в отдельных областях металла уже на стадии циклической текучести были обнаружены также участки с ячеистой структурой (рис. 3.11, в). Размер ячеек при обоих видах нагружения был равен 0,8-1,5 мкм. Ранее Л.Г. Орловым [25] наблюдалась неразвитая ячеистая структура при статическом растяжении на площадку текучести технического железа. В условиях растяжения-сжатия областей металла с развитой ячеистой структурой было обнаружено значительно больше. [c.73]

В образцах из низкоуглеродистой стали Ст. 3 на стадии циклической текучести наблюдается значительное увеличение плотности дислокации и в перлите. На рис. 3.11, г, в качестве примера, приведена дислокационная структура перлита в приповерхностном слое после деформирования на площадку текучести. Видно, что границы раздела феррит-цементит как бы обрастают короткими дислокациями, т.е, границы раздела при деформировании ведут себя так же, как и границы зерен. Преобладающим типом структуры образцов из железа на стадии циклической текучести являются чаще всего вытянутые вдоль одного из направлений плоские скопления дислокаций. С увеличением числа циклов или возрастанием амплитуды нагружения сплетения дислокаций увеличиваются в размере и становятся еще плотнее (рис. 3.12, я). Отдельные сплетения смыкаются, образуя подобие ячеистой структуры (рис. 3.12, в) [4, 39]. [c.73]

В условиях циклического растяжения-сжатия прохождение стадии циклической текучести у материалов с физическим пределом текучести имеет свои особенности (рис. 3.13) [10]. На полированной поверхности образцов железа наблюдается образование темных язычков пластической деформации на границе перехода от рабочей части к головкам образца (рис. 3.13, б, в). Происходит процесс макроскопического циклического разупрочнения, т.е. снижения циклического напряжения в условиях испытания с постоянной амплитудой деформации за цикл (см. рис. 3.1). Такое поведение характерно для материалов, имеющих физический предел текучести, и испытываемых на усталость [c.73]

Рис. 3.11. Дислокационные структуры приповерхностных слоев стали СтЗ на стадии циклической текучести в условиях повторного растяжения См. текст

Рис. 3.12. Дислокационные структуры железа на стадии циклической текучести в условиях растяжения-сжатия

Распространение фронта Людерса-Чернова на стадии циклической текучести связано с процессами интенсивного изменения дислокационной структуры в областях металла, где этот фронт уже прошел (происходят процессы деформационного упрочнения в локальных объемах металла). Это является особенностью процесса циклического деформирования по сравнению со статическим нагружением. Из-за длительности процесса усталости происходят также структурные изменения и в областях, где металл еще находится в области микротекучести. Эти изменения связаны с накоплением микропластической деформации в локальных объемах металла преимущественно в приповерхностных слоях, а также с процессами динамического деформационного старения (например, у углеродистых сталей). [c.81]

Циклическое деформационное упрочнение обычно наблюдается у пластичных металлических материалов, а разупрочнение - у материалов в высокопрочном состоянии, которое может быть достигнуто в результате предварительного деформационного упрочнения, упрочнения за счет выделений или примесных атомов, а также в результате различных видов химико-термической обработки. Как было показано выше, в случае металлических материалов, имеющих площадку текучести (а в настоящее время доказано, что при определенных условиях площадка текучести может наблюдаться у металлов и сплавов с любым типом кристаллической решетки), деформационное упрочнение в локальных объемах металла уже происходит на стадии циклической текучести из-за длительности прохождения площадки текучести в условиях циклического деформирования. Основные виды кривых циклического упрочнения/разупрочнения в зависимости от вида нагружения представлены на рис. 1.25, гл. 1. [c.82]

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]

Таким образом, циклическое макроскопическое разупрочнение отожженных ОЦК-металлов и сплавов при напряжениях, меньших предела текучести, связывают с размножением дислокации на фронте пластической деформации Людерса-Чернова, а также с особенностями взаимодействия дислокации с атомами внедрения. По-видимому, наличие разупрочнения свидетельствует о сильном взаимодействии между дислокациями и атомами внедрения, приводящим к почти полному закреплению дислокации в отожженных материалах. По этой причине плотность подвижных дислокаций на начальной стадии циклического нагружения очень мала. Аналогичная картина наблюдается в титане, у которого подобно ОЦК-металлам наблюдается сильное взаимо- [c.79]

Изучение изменения механических свойств г. ц. к. металлов в процессе усталости [343, 354, 355] показывает, что, как и изгибающий момент, твердость и предел текучести на начальных стадиях циклического нагружения возрастают пропорционально числу циклов нагружения, а затем стабилизируются. [c.156]

В данной главе были рассмотрены методы и алгоритмы решения МКЭ упругопластических и упруговязкопластических неизотермических задач для случаев различного вида нагружения— квазистатического (длительного, кратковременного, циклического) и динамического. Решение упругопластических задач базируется на теории течения, а упруговязкопластических — на теории ползучести с изотропным и анизотропным упрочением. Показано, что решение упруговязкопластической задачи, учитывающее как установившуюся, так и неустановившуюся стадии ползучести, можно свести к решению упругопластической задачи, где поверхность текучести зависит от скорости неупругой деформации. [c.48]

С другой стороны, предлагаемый способ нахождения сТу при наличии начальной и линейной стадий путем экстраполяции первого параболического участка на нулевую деформацию обоснован экспериментальными данными работы [3561 (рис. 3.34, а). На примере кривых нагружения низкоуглеродистой стали показано [3561, что можно полностью устранить зуб и площадку текучести и восстановить таким образом практически всю параболическую кривую от момента начала пластического течения (рис, 3.34, б). Достигается это за счет создания тонкого деформированного слоя на поверхности образца при предварительных циклических изгибных нагружениях с амплитудой порядка предела текучести (так называемый способ определения базисной кривой нагружения [356]). [c.155]

Стадия циклической текучести наблюдается у металлических материалов, имеющих физический предел текучести, и связана с прохождением фронта Людерса - Чернова в условиях циклического деформирования. После достижения определенного чис (а циклов (соответствующих окончанию стадии ЦИЮ1ИЧССКОЙ микротекучесги) наблюдается начало раскрытия петли гистерезиса и снижение действующего напряжения Стц(при испытаниях с общей постоянной деформацией за цикл) у образцов из отожженного железа (рис. 9), Происходит процесс макроскопического циклического разупрочнения. Такое поведение характерно для материалов, имеющих физический предел текучести и испытываемых на усталость ниже статического предела текучести. На [c.24]

Расггространение фронта Людерса - Чернова на стадии циклической текучести связано с процессами интенсивного изменения дислокационной структуры в областях металла, где этот фронт уже прошел (происходят процессы деформационного упрочнения в локальных объемах металла). Это яв- [c.26]

Стадия циклической текучести (область между линиями 1 п 2) ъ малоуглеродистой стали связана с протеканием по всему объему материала микроскопической пластической деформации, которая характеризуется резким увеличением плотности дислокаций по границам зерен в перлите и вокруг включений. Циклическое деформирование приводит к изменению некоторых физико-механичесюсх свойств повышается микротвер-дость уменьшается, а затем полностью исчезает зуб и площадка текучести на кривых статического растяжения снижается предел пропорциональности (к концу этой стадии начи- [c.294]

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]

Интенсивность микропластической деформации на этой стадии циклического деформирования в приповерхностных слоях металла выше, чем во внутренних объемах. Об этом свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа с использованием послойного удаления металла и сравнения плотности дислокаций в объеме и в приповерхностных слоях металла. Причина такого поведения связана с рядом факторюв особенностью закрепления приповерхностных источников дислокаций (имеющих одну точку закрепления), у которых критическое напряжение начала их работы значительно ниже, чем у источников в объеме наличием в поверхностном слое более грубой, чем в объеме, дислокационной сетки Франка (в этом случае для генерирования дислокаций требуется меньшее напряжение) наличием поверхностных коицен-граторов напряжений различием скоростей движения дислокаций у поверхности и внутри металлов и т.д. Есть данные, что стадия циклической микро-текучести может не наблюдаться при испытаниях на усталость с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл. [c.24]

Рис. 11. Металлографические особенности прохождения фронта Людерса - Чернова в условиях растяжения - сжатия железа а - следы и профиль циклической полосы деформации б - зародыш пластического течения в - схема развития пластической деформации на стадии циклЕгческой текучести г - устойчивые полосы скольжения

Стадия циклического упрочнения (область между линиями 2 и 3) у отожженных материалов характеризуется дальнейшим повышением плотности дислокаций. В поверхностном слое металла развиваются отдельные устойчивые полосы скольжения, в которых к окончанию стадии развиваются экструзии, интрузии и первые субмик-роскопические усталостные трещины. На этой стадии продолжают возрастать твердость, условный предел текучести и мгновенный модуль упругости, а пластичность материала несколько снижается. Стадией циклического упрочнения завершается инкубационный период усталостного процесса. [c.295]

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]

Следует отметить, что более интенсивное повышение плотности дислокации в границах зерен и в приграничных областях, а также в приповерхностных слоях металла, по сравнению с объемом зерна наблюдалось уже на стадии циклической микротекучести и, по-видимому, сохраняется и на стадии текучести (рис. 3.10, а, б). Из рис. 3.10, в видно, что в пластичном молибденовом сплаве ЦМ-10 в приповерхностном слое наблюдается развитая дислокационная субструктура. Как при статическом, так и при циклическом деформировании на стадии текучести образуются вытянутые скопления и сгущения дислокации (рис. 3.11, а, б), которые напутываются на исходные субграницы отжига, неметалли- [c.70]

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]

Известно, что динамическое деформационное старение углеродистых сталей чаще всего увеличивает долговечность и повышает уровень предела выносливости. Наибольшее повышение циклической прочности в результате процессов динамического деформационного старения наблюдается в интервале температур 100-350 °С [54]. В работе [55] было показано, что в углеродистых сталях в процессе циклического деформирования после исчезновения исходной площадки текучести на ранних стадиях усталости, на стадии циклического деформационного упрочне- [c.236]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...