Стадия циклического упрочнения (разупрочнения)

Стадия циклического упрочнения (разупрочнения), на которой повышается плотность дислокаций и возможны различные фазовые превращения. Она завершается достижением линии необратимых повреждений (линии Френча). Стадия циклического упрочнения наблюдается у пластичных металлов и сплавов, а стадия циклического разупрочнения у высокопрочных металлических материалов. Так же как и при статическом деформировании на этой стадии наряду с процессами структурных изменений и деформационного упрочнения наблюдается развитие повреждаемости в локальных областях металла в виде образования субмикротрещин (см. пунктирную линию КДЕ на рис. 2,10). [c.51]

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]

Таким образом, изменение микротвердости сталей ТС и 22к в зависимости от ширины петли или накопленной деформации также показывает, что процесс упругопластического деформирования не является монотонным, а протекает в три стадии (рис. 5.33). Первая из них характеризуется упрочнением материала с образованием полос скольжения и протекает в первые 10—15 циклов нагружения. Вторую стадию отличает интенсивное разупрочнение материала, связанное либо с накоплением пластических деформаций и образованием грубых полос скольжения, когда имеет место квазистатическое разрушение, либо циклических повреждений в виде микротрещин, когда разрушение имеет усталостный характер. На второй стадии нагружения идет накопление деформаций, а также статических и циклических повреждений. Третья стадия связана с развитием магистральной трещины и окончательным разрушением образца. При этом идет сильное накопление деформаций в случае мягкого нагружения или снижения нагрузки (при нагружений жестком) без существенного изменения микротвердости. [c.216]

Выше уже упоминалось, что стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения) завершается достижением линии необратимых циклических повреждений (линия КБ на рис. 2.10). При изучении малых усталостных трещин особо важную роль играют методики, применяемые для обнаружения мест [c.104]

Образование мартенсита деформации в этих сталях зависит от температуры деформирования, содержания легирующих элементов и степени деформации. Для конструкций из аустенитных сталей, используемых в атомной энергетике, особенно актуально изучение процессов фазовых превращений у -> а или у —> 8 —> а при малоцикловом деформировании. Выше мы отмечали, что на стадии циклического деформационного упрочнения наряду с повышением плотности дислокаций большую роль могут играть процессы фазовых превращений, которые влияют не только на интенсивность деформационного упрочнения, но и на особенности зарождения микроскопических усталостных трещин, которые зарождаются на этой стадии. По кинетике фазовых превращений в совокупности с анализом процессов деформационного упрочнения (разупрочнения) можно судить о степени повреждаемости металла в процессе усталостного нагружения. Рассмотрим некоторые экспериментальные данные по вли- [c.238]

К настоящему времени выполнен ряд экспериментов, указывающих на то, что материалы, предварительно сильно деформированные растяжением или сжатием, при последующем циклическом деформировании разупрочняются [369, 375, 376]. Обобщение этих наблюдений по отношению к размеру ячеек показало, что циклическое разупрочнение будет наблюдаться в том случае, когда размер ячеек, образовавшихся на стадии насыщения при циклическом деформировании, больше того, который существовал в материале до начала циклической деформации [375]. С другой стороны, если установившийся размер ячеек меньше, чем в исходном материале, наблюдается упрочнение. Также был сделан вывод, что установившийся размер ячеек не зависит от исходного состояния металла. [c.216]

При треугольной форме цикла нагружения (рис. 4.8, й), как и отмечалось выше, циклическая пластическая деформация в цикле б ), существенно уменьшаясь на начальной стадии (до п Ы = = 0,05), в дальнейшем начинает монотонно возрастать (циклическое разупрочнение материала), причем характер ее изменения слабо зависит от уровня действующих напряжений. Наличие в цикле на экстремумах нагрузки выдержек существенным образом не сказывается на абсолютном значении ширины петли пластического гистерезиса, поскольку при 450° С в данной стали проявление температурно-временных эффектов выражено незначительно и деформация ползучести в полуциклах нагружения щ в зависимости от уровня максимальных напряжений не превышает 0,1 — 0,2%. Вместе с тем при трапецеидальной форме цикла с двусторонними выдержками происходит некоторое изменение кинетики что выражается в увеличении периода исходного упрочнения материала до п/Л 0,1, за которым следует подобно нагружению с треугольной формой цикла период разупрочнения (рис. 4.8, б). Нагружение с односторонними выдержками в аналогичных условиях показывает, что наличие выдержки лишь в полуцикле растяжения (рис. 4.8, в) увеличивает величину циклической пластической деформации в сравнении с рассматриваемыми выше формами циклов (например, данные по нагружению с амплитудой максимальных напряжений = 37 кгс/мм ), в то время как при нагружении с выдержками лишь в полуциклах сжатия кинетика и величины 8 близки к соответствующим результатам при нагружении с двусторонними выдержками. [c.74]

Влияние частоты наложенных деформаций и, что не менее важно, скорости нагружения в условиях двухчастотного нагружения может быть проиллюстрировано па примере сопоставления рассмотренных выше результатов и экспериментальных данных, полученных при двухчастотном нагружении этой же стали с формой циклов, представленной на рис. 4.19, е, когда частота низкочастотного нагружения (включая время выдержек), температура, а также уровни максимальных и высокочастотных напряжений оставались прежними, а частота а,,, составляла /2 = 30 Гц, что соответствовало соотношению частот = 18 000. Характер развития деформаций в этих условиях показан на рис. 4.27. Важно, что их кинетика в основном подобна изменению соответствующих характеристик при нагружении с меньшим соотношением частот (см. рис. 4.25). Как и в последнем случае, полная ширина петли гистерезиса б после уменьшения в первые циклы нагружения вследствие упрочнения материала в дальнейшем несколько стабилизируется, а затем начинает увеличиваться (рис. 4.27, а), но интенсивность разупрочнения материала в этом случае существенно ниже, чем при нагружении с/2//1 = 80. Активная же составляющая циклической пластической деформации бд вплоть до разрушения остается на установившемся уровне для всех исследованных напряжений. В связи с этим увеличение с числом циклов полной ширины петли следует отнести за счет деформации циклической ползучести которая также непрерывно увеличивается после начальной стадии нагружения (рис. 4.27, 6). Если сравнить ее абсолютные значения для одних и тех же уровней максимальных напряжений двухчастотного нагружения при /2 /1 = 18 000 и /2//1 = 80 с нагружением по трапецеидальной форме циклов, принимая во внимание при этом закономерности взаимосвязи диаграмм циклического деформирования по про- [c.96]

При больших длительностях нагружения (для напряжения Пд = 1,07) на стадии, когда в сплаве при данной температура проявлялись временные эффекты, связанные с интенсивным деформационным старением материала, наблюдалось повышенна предела текучести, и эффект Баушингера на этой стадии не превышал 10%. С увеличением количества циклов нагружения, сопровождающимся ростом интенсивности разупрочнения материала, вновь начинал падать циклический предел текучести Оо,о2г эффект Баушингера увеличивался. В результате упрочнения материала на начальной стадии нагружения наблюдалось уменьшение ширины петли гистерезиса и рост ее с увеличением количества циклов нагружения. [c.159]

Таким образом, длительность стадий циклического упрочнения, разупрочнения и стабилизации для металлических материалов может быть оценена по кривым статического растяжения, представленным в координатах условное напряжение—статическое повреждение т) = е/вобщ. При этом длительность стадии упрочнения характеризуется величиной т)ь = е /вобщ- Для упрочняющихся материалов Ць 0,5, для разупрочняющихся — Ць < 0,5 и для циклически стабилизирующихся — Т1ь = 0,5, т. е. длительность стадий упрочнения, разупрочнения и стабилизации определяется тем, как сильно т) отличается от 0,5. [c.204]

Многие авторы процесс накопления усталостных повреждений, не разделяя на периоды, делят на следующие стадии циклического упрочнения (или разупрочнения), зарождения и распространения усталостных трещин (рис. 2.9) [60]. В монографии B. . Ивановой [39] весь процесс усталости разделяется на четыре периода инкубационный, разрыхления, развития микротре-щин до макротрещин критического размера и окончательного разрушения. Ниже предела усталости предложено выделить линию, соответствующую циклическому пределу упругости. [c.48]

Склонность к циклическому разупрочнению свойственна сталям в метастабильном, в частности, низкоотпу-щенном после закалки или наклепанном (нагартованном) состояниях при Ев = к (Vb 0,54vi/k, т.е. малая протяженность стадии деформационного упрочнения). Наконец, циклически стабильные материалы характеризуются соотношением уа 0,5v[/k. При больших нагрузках, сокращающих долговечность до 10 циклов, практически все материалы ведут себя как разупрочняющиеся. [c.388]

Стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения) завершается достижением линии необратимых циклических повреждений. Одним из самых ранних методов необратимой степени повреждаемости при усталости является метод построения линии, предложенной X. Френчем (1933г.), заключающийся в тренировке образца выше предела выносливости и последующем циклическом деформировании при напряжении, равном пределу выносливости (рис. 28). Если образец при перегрузке разрушается на пределе выносливости (до достижения базового числа циклов), значит он пoJ/y-чил необратимое повреждение. Если после перегрузки на уровень предела выносливости образец простоял базовое число циклов, то он не поврежден и на нем ставится стрелка вверх. Границей необратимо поврежденных образцов и образцов, которые после перегрузки достигают базы испытания, и является линия необратимых повреждений. [c.48]

Одной из основных характеристик материала при циклическом нагружении является петля гистерезиса. При нагружении поликри-сталлнческих металлов с постоянной амплитудой деформации или напряжения обычно после короткой стадии начального упрочнения или разупрочнения наступает область стабилизации. В этой области размеры и форма петли гистерезиса с числом циклом почти не изменяются. Одновременно стабилизируется внутренняя дислокационная структура и возникает характеристическое неоднородное распределение дислокаций [1]. [c.68]

Вероятно деформационное упрочнение дает вклад в начальное циклическое упрочнение суперсплава, как только начинается перерезание частиц зг -фазы. В литературе уже обсуждали интенсивное деформационное упрочнение г -фазы и его сложную зависимость от температуры и кристаллографической ориентации [6]. Циклическое упрочнение с последующим циклическим разупрочнением наблюдали и у других упорядоченных интерметаллических соединений [7]. Один из элементов вклада в полный эффект упрочнения — это вклад от разупорядочения в полосах скольжения. Согласно некото-рй[м наблюдениям [5], если сплав Waspaloy кратковременно состарить после его перехода в стадию циклического [c.339]

Дбн (третий тип зависимости). Причина стабилизации — равновесие упрочнения и разупрочнения при циклическом нагружении. Например, как было показано, в монокристаллах Мо кинетика изменения неупругой деформации за цикл связана с кинетикой изменения дислокационной структуры в процессе циклического нагружения следуюпз.им образом увеличение Ash на ранних стадиях циклического нагружения обусловлено размножением дислокаций в условиях множественного скольжения и последующей перегруппировкой дислокаций стабилизация Двд обусловлена одновременным действием двух противоположных процессов разупрочнения (перегруппировка дислокаций, образование субструктуры) и упрочнения (экранировка скольжения поверхностным слоем). [c.137]

Пятым из перечисленных является субструктурный механизм разупрочнения, характерный для однофазных материалов, в которых формирование протяженных устойчивых полос скольжения связано с перераспределением дислокаций, возникающих в результате пластической деформации (наклепа) или интенсивного фазового превращения. В пластичных материалах на стадии циклического деформационного упрочнения возникает ячеистая структура (рис. 5.18, а), которая трасформируется в полосовую, типа представленной на рис. 5.18, б, В условиях знакопеременного нагружения дислокационная полосовая структура, которой на поверхности образца соответствуют устойчивые полосы скольжения, характеризуется наличием упорядоченной системы дислокационных стенок [29] и представляет протяженные в пределах одного зерна плотные дислокационные стенки, параллельные плоскости первичного скольжения и вызывающие заметную (до нескольких десятков минут) разориентацию заключенных [c.233]

Интересные данные о закономерностях циклического разупрочнения и упрочнения, а также особенностях протекания не-гомЬгенной деформации в условиях усталости были получены в работах [18, 40, 41] на образцах из низколегированной стали 42СгМо48АЕ (4140) в нормализованном (а = 400 МПа) и улучшенном состояниях <5Q2 = 875 МПа). Испытания проводились при постоянном напряжении за цикл и контролировалось изменение пластической деформации за цикл е . Образцы из нормализованной стали имеют сложную зависимость изменения от числа циклов (рис. 3.14), При средней амплитуде напряжения С1а = 320 МПа разупрочнение сменяется упрочнением. И лишь незадолго до разрушения наблюдается опять небольшое разупрочнение, связанное с развитием трещины. Развитие негомогенной деформации на начальных стадиях циклического деформирования для этой амплитуды напряжения представлено на рис. 2,11 (см. гл. 2). Фронт Людерса-Чернова за время до разрушения успевает пройти через всю рабочую часть образца. Иную картину мы наблюдаем у образцов после улучшения. В этом случае после стадии циклической микротекучести во всех случаях вплоть до разрушения все время наблюдается разупрочнение (рис, 3,14), а в области негомогенной деформации вплоть до разрушения материала фронт макроскопической деформации не распространяется на всю рабочую часть образца. [c.77]

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]

Основное отличие диаграмм циклического деформирования от диаграмм статического деформирования заключается в том, что в первом случае отмечается упрочнение и разупрочнение, тогда как во втором — всегда только упрочнение. Второе отличие диаграмм циклического от статического деформирования заключается в несравнимо меньших значениях неупругих деформаций (при напряжениях предела выносливости неупругие деформации за цикл не превышали 0,018%, а во всем диапазоне вплоть до области малоцикловой усталости были меньше 0,12%) [3]. Значения предела выносливости (при растяжении-сжатии и изгибе) близки к значениям соответствующих циклических пределов пропорциональности для стали, алюминиевых сплавов, меди (рис. 55) [3]. Это позволяет оценивать значения предела вы.чослявости путем исследования закономерностей необратимого рассеяния энергии. С достаточно высокой точностью предел выносливости может быть найден как циклический предел пропорциональности по диаграмме деформирования, построенной для стадии стабилизации процесса неупругого деформирования i[3]. [c.106]

При температуре испытания 650° С, так же как и при 450° С, вид нагружения определяет характер изменения деформационных циклических характеристик (рис. 2.15). В условиях моногармо-нического нагружения при малых временах нагружения (больших уровнях напряжений) разупрочняющее влияние температуры, несмотря на большую величину деформации, проявляется в большей мере, и, наоборот, при меньших уровнях нагрузки (деформации), обусловливающих и большее время нагружения, процессы структурных изменений материала оказывают большее влияние. В результате при меньших напряжениях более интенсивно и более длительное время может наблюдаться уменьшение ширины петли гистерезиса (см. рис. 2.15). При больших амплитудах напряжений упрочнение быстро сменяется разупрочнением При этом для малых уровней нагрузки (разрушающее число циклов )> 10 ) накопление деформаций невелико и ограничивается, как правило, величиной деформации, накопленной в первом цикле, а на стадии окончательного разрушения, когда материал с ильно поврежден, в отдельных случаях проявляется склонность к накоплению деформации в сторону сжатия. Однако это накопление незначительно (см. рис. 2.15). [c.38]

Таким образом, рост величины полной циклической пластической деформации на стадии процесса деформирования происходит в основном за счет наличия и прогрессирующего развития деформации ползучести х в процессе выдержек, кинетика которой показана на рис. 4.10, з. По своему характеру она практически повторяет кинетику б< ), проявляя на начальной стадии некоторое уменьшение своей величины с последующим ее возрастанием вплоть до разрушения. Это относится как к полуциклам растяжения, так и к полуциклам сжатия. В последнем случае деформация ползучести (при сжимающей нагрузке) повторяет характер своего развития в смежных полуциклах растяжения, а по величине на низких уровнях амплитуд напряжений также близка к ней, в то время как при высоких уровнях Оа оказывается несколько меньшей (штриховая линия на рис. 4.10, г). Односторонне накопленная деформация в начальный период упрочнения материала в рассматриваемых условиях остается на уровне накопления в первом цикле (рис. 4.10, б), а с началом периода разупрочнения, т. е. с прогрессирующим увеличением циклической пластической деформации б наблюдается и рост Это обстояте.льство в значительной степени связано с увеличением к данному моменту влияния наличия деформации ползучести в процессе выдержек [c.77]

Таким образом, анализируя рассмотренные выше экспериментальные данные по малоцикловому деформированию при мягком режиме нагружения с временными выдержками на экстремумах нагрузки (см. рис. 4.8—4.10), можно видеть, что как температура испытаний, так и форма цикла накладывают свои особенности на кинетику деформаций в этих условиях. В общем случае для комнатной и умеренных температур кинетика ширины петли пластического гистерезиса и односторонне накопленной в циклах деформации ё > описывается зависимостями (2.10) и (2.18). Причем для циклически упрочняющихся материалов в двойных логарифмических координатах, что соответствует степенному виду кинетической функции, они представляют собой прямые ниспадающие линии (рис. 2.3, в), а для циклически разупрочняющихся материалов в полулогарифмических координатах — прямые восходящие линии (рис. 2.3, а), отвечающие экспоненциальному виду этих зависимостей. Как показывают приведенные выше экспериментальные данные для высоких температур и сложной формы цикла нагружения, в этих условиях наблюдается более сложный характер поведения деформационных характеристик. Так, уже при 450 С сталь Х18Н10Т обнаруживает в исходных циклах некоторое упрочнение, переходящее затем на основной стадии процесса деформирования в циклическое разупрочнение, причем это характерно как для нагружения с треугольной, так и с трапецеидальной формами цикла. Если при t = 450° С степень разупрочнения еще невелика, то с повышением температуры до 650° С, когда начинается интенсивное проявление в материале температурно-временных эффектов, кинетика деформаций становится ярко выраженной и в существенной степени зависящей от времени, формы цикла и уровня нагружения. Указанные обстоятельства не учитываются зависимостями (2.10), (2.18) и для их описания было предложено [13] связать параметры этих уравнений с механическими свойствами материалов, а последние рассматривать зависящими от температуры и времени нагружения. [c.79]

Как показали исследования, испытания проводились на образцах трубчатой формы (рис. 2.1) с использованием оборудования, описанного в гл. 2 [31—33, 37—39], при одночастотном мягком нагружении (частота около 1 цикл/ мин, Т = 650° С) в течение первых циклов материал (сталь Х18Н10Т) упрочняется и деформирование сопровождается уменьшением циклической пластической деформации б (рис. 5.8, а), причем интенсивность упрочнения зависит от уровня действующих напряжений. При этом стадия упрочнения при меньших амплитудах действующих напряжений (оц = 240 МПа) протекает более длительное время, чем при больших напряжениях. С увеличением уровня напряжений (а = = 300 340 МПа) стадия разупрочнения (увеличение ширины [c.176]

Кривые изменения максимальных напряжений о щах и ширины петли пластического гистерезиса б в процессе нагружения для данных режимов приведены на рис. 5.15. При одночастотном нагружении с заданной амплитудой максимальной упругопластической деформации Сатах, как видно из рис. 5.15, а, на начальной стадии (до МШр 0,15) происходит интенсивное упрочнение материала, выражающееся в повышении амплитуды напряжений в циклах и уменьшении циклической пластической деформации б, а затем наступает стадия их стабилизации, продолжающаяся вплоть до появления микротрещины размером 2—3 мм,, когда начинается резкое падение нагрузки. Из полученных данных следует, что сопротивление деформированию стали Х18Н10Г при жестком одночастотном нагружении и Г = 650° С, характеризуемое в первую очередь кинетикой циклической пластической деформации, на начальной стадии подобно мягкому нагружению материала в аналогичных условиях. С увеличением доли относительной долговечности наблюдается некоторое их различие, выражающееся в увеличении при мягком нагружении величины б (переход материала к разупрочнению), что связано, по-видимому, с наличием квазистатического повреждения, которое отсутствует при жестком нагружении, когда б после стабилизации остается постоянной. [c.189]

Таким образом, упрощенный вариант модели материала описывает основные эффекты, которые характерны для неупругого поведения конструкционного материала в неизотермических условиях. Среди этих эффектов следует отметить изменение предела текучести при изменении направления деформирования (эффект Баушингера) следование принципу Мазинга, распространенному на неизотерми-ческие условия циклическое изотропное упрочнение и разупрочнение материала неустановившуюся и установившуюся стадии ползучести при постоянной нагрузке взаимное влияние деформации ползучести и мгновенной пластической деформации изменение скорости ползучести при ступенчатом нагружении одного знака и знакопеременном нагружении обратную ползучесть в процессе разгрузки и в разгруженном состоянии релаксацию микронапряжений и возврат пластических свойств (отдых) материала влияние рекристаллизации на снятие изотропного упрочнения запаздывание изменения предела текучести в неизотермических условиях. [c.131]

Смотреть страницы где упоминается термин Стадия циклического упрочнения (разупрочнения) : [c.19] [c.14] [c.28] [c.49] [c.83] [c.115] [c.26] [c.27] [c.148] [c.83] [c.172] [c.131] [c.122] [c.53] [c.77] [c.139] [c.93] [c.241] [c.202] [c.317] [c.110] [c.193] [c.89]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...