Пластичность и разрушение металлов при пластической деформации

ПЛАСТИЧНОСТЬ и РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ [c.14]

Изучение пластической деформации и разрушения металла при резании ведется, как правило, на базе общепринятых уравнений теории пластичности. [c.79]

Применение общепринятых уравнений теории пластичности для изучения пластической деформации и разрушения металла при резании затруднено тем, что заранее нельзя задать интенсивность напряженно-деформированного состояния. [c.101]

Пластичностью называют способность металла к пластическим деформациям без разрушения при постепенном приложении напряжений (без ударной нагрузки). Пластичность чаще всего выражается через относительное удлинение и сужение площади поперечного сечения при испытаниях на растяжение [c.87]

Разрушение петель при пластической деформации было также обнаружено в облученных металлах [57]. Хотя трудно определить величину сдвига при испытаниях на растяжение, соответствующее обжатию 5% при прокатке, все же на основании изложенных выше исследований можно сделать вывод о том, что действие закалки и последующего старения исчезает после определенной величины деформации. Это должно объяснить причину эффекта упрочнения закалкой, которое сильно проявляется при обычных испытаниях на твердость, характеризующих пластичность материала при деформации. [c.223]

Различают пластичное (вязкое) и хрупкое разрушение металлов. Характерная особенность пластичного разрушения — большая предшествующая пластическая деформация, составляющая десятки и даже сотни процентов относительно поперечного сужения или удлинения. Высокопластичные материалы разрушаются путем среза (соскальзывания) под действием максимальных касательных напряжений (рис. 13.38, а), менее пластичные получают разрушение типа конус-чашечка (рис. 13.38, б). Излом имеет матовый оттенок и волокнистый характер. Пластичное разрушение требует затрат большого количества энергии, поэтому при эксплуатации конструкций случается сравнительно редко. [c.544]

Понижение температуры окружающей среды приводит к хладноломкости болтов — хрупкому разрушению без заметной пластической деформации. Склонность металлов к хрупкому разрушению оценивают критической температурой хрупкости которая характеризуется резким снижением пластичности и работы деформации, изменением вида излома волокнистое макростроение заменяется кристаллическим. По температуре можно косвенно судить о безопасной работе резьбового соединения чем ниже критическая температура, тем безопаснее эксплуатация деталей из данного материала при низких температурах. Следует отметить, что температура хладноломкости не полностью отражает склонности к замедленному хрупкому разрушению резьбовых соединений при нормальных температурах. Например, хр болтов из стали ЗОХГСА ниже, чем болтов из мягкой отожженной стали 15. Однако последние не склонны к замедленному разрушению при нормальной температуре. При снижении температуры до / [c.171]

Так как разрушение путем среза обусловлено касательными напряжениями, играющими главную роль и при пластической деформации материала, то у пластичных материалов без предшествующих, обычно довольно значительных, остаточных деформаций срез вряд ли возможен. По крайней мере практически такого разрушения у металлов до сих пор получить не удалось, хотя некоторые из них (например, прессованный магний и сплавы на его основе) разрушаются от среза при сравнительно небольших деформациях (5—15 о) — имеет место так называемый хрупкий срез . [c.130]

Предел прочности характеризует сопротивление металла значительной пластической деформации, а если не образуется шейка, то его сопротивление разрушению, предел упругости, предел пропорциональности и предел текучести характеризуют сопротивление весьма малым пластическим деформациям удлинение, указывающее на пластичность металла, не может дать точной его характеристики, так как при образовании шейки деформация происходит неравномерно сужение характеризует среднюю пластичность металла при неоднородном- напряженном состоянии. Сопротивление металла разрушению и в случае образования шейки характеризует истинный предел прочности — которым называют величину, численно равную нагрузке при разрыве Р , разделенной, на площадь поперечного сечения образца после разрыва [c.64]

Образцы при кручении не образуют шейки, вследствие чего крутящий момент возрастает вплоть до разрушения. Пластическая деформация протекает почти равномерно по длине образца. Это позволяет более надежно определять деформации и напряжения в очень пластичных, особенно чистых металлах. При испытаниях на растяжение такие металлы образуют значительную шейку. Происходящее при этом неодинаковое изменение сечения растягиваемого образца затрудняет точный расчет деформаций. [c.46]

При обработке давлением металлу путем пластической деформации придается требуемая форма и размер. Обработку давлением можно применять к металлам, которые обладают достаточной пластичностью, т. е. способностью изменять свою форму без разрушения. При обработке давлением изменяется не только форма, но и структура и механические свойства металла. [c.357]

Практическое значение величины от двоякое. Во-первых, от определяет область упругой деформации. Действительно, при прочих равных условиях чем выше ат, тем выше сопротивление металла начальной пластической деформации, и с этой точки зрения естественно стремление конструкторов к получению материалов с максимальным значением предела текучести во-вторых, положение от по отношению к временному сопротивлению существенно влияет на свойства металла в области пластической деформации и разрушения. Из приведенных в гл. 3 формул видно, что при прочих равных свойствах материала и пластичность и вязкость падают с увеличением от. [c.21]

Распространим описанную выше теорию разрушения на процессы горячего деформирования. Как уже отмечалось, высокая температура горячей обработки давлением способствует залечиванию дефектов, возникающих при пластической деформации. Это залечивание идет во времени. Чем больший промежуток времени прошел после деформации, тем полнее восстанавливается пластичность. В отличие от холодной деформации металл уже не обладает идеальной памятью . Чтобы учесть это обстоятельство, в условие деформирования без разрушения (2.6) под интеграл следует ввести коэффициент наследственности Е t — т), который изменяется от О до 1 и является монотонно убывающей функцией аргумента. [c.35]

Разрушение металла при высоких температурах недостаточно изучено. Однако установлено, что деформация и разрушение при высоких температурах происходят по границам зерен. Это объясняется тем, что по границам зерен, содержащих большое количество дефектов (вакансий, дислокаций и т. д.), легко протекают диффузионные процессы. Когда напряжения отсутствуют, диффузионные перемещения пограничных атомов не имеют направленного характера. При наличии даже небольших напряжений передвижение атомов на границах зерен способствует ползучести металла и приводит к остаточной деформации вследствие перемещения одного зерна относительно другого вдоль поверхности их раздела. Такой механизм пластической деформации называется диффузионной пластичностью, в отличие от сдвиговой, по объему зерна, описанной нами ранее. [c.60]

Для пластичных металлов теория наибольшего касательного напряжения может также выражать условие разрушения путем сдвига после предшествующей пластической деформации. Е. Дэвис обнаружил, например, что толстостенные цилиндры из среднеуглеродистой стали, подвергнутые действию внутреннего гидростатического давления и осевой нагрузки, после пластической деформации разрываются по поверхностям, наклоненным примерно под углом 45° относительно наибольшего и наименьшего главных напряжений, и что максимальное касательное напряжение по этим поверхностям сохраняет при разрушении приблизительно постоянное значение ). [c.240]

С понижением температуры характеристики сопротивления пластической деформации и разрушению (а , 5 ) многих металлов увеличиваются, а пластичность и вязкость снижаются. При какой-то критической температуре, вернее в критическом интервале температур, ударная вязкость становится весьма низкой — металл переходит в хрупкое состояние. [c.90]

При снижении температуры ниже критического интервала прочность и пластичность металла на границах дендритов увеличиваются. Если растягивающие напряжения в сварном соединении возникают и быстро растут, когда металл шва находится в опасном интервале температур, то в нем может возникать хрупкое межкристаллитное разрушение — горячие трещины. Если напряжения возникают и растут при температуре ниже критического интервала, когда металл приобрел в междендритных зонах достаточную прочность и пластичность, то они вызывают лишь пластическую деформацию по границам кристаллитов (сдвиги одних зерен относительно других) либо (чаще) в объемах кристаллитов межкристаллитное разрушение металла в этом случае не произойдет. [c.75]

Однако методика определения этой характеристики носит условный характер. При испытании пластичных материалов практически почти невозможно осуществить чисто хрупкое разрушение. Для некоторых материалов (цинк, висмут, сурьма, а-железо) условия преобладающего разрушения отрывом пока можно создать только при очень низких температурах, а также при ударных испытаниях. Можно считать доказанным, что у металлов при отсутствии заранее заданного дефекта (например, трещин) хрупкому разрушению всегда предшествует пластическая деформация, и, таким образом, различие между хрупким и вязким разрушениями заключается лишь в степени пластической деформации. [c.14]

Пластической или остаточной называется деформация, остающаяся после прекращения действия вызвавших ее напряжений. При пластической деформации в кристаллической решетке металла под действием касательных напряжений происходит необратимое перемещение атомов (рис. 68,г). При небольшой величине напряжений (рис. 68,6) атомы смещаются незначительно и после снятия напряжений возвращаются в исходное положение. При увеличении касательного напряжения наблюдается необратимое смещение атомов на параметр решетки (рис. 68, в), т. е. происходит пластическая деформация. После снятия напряжений в теле наблюдается остаточное изменение формы и размеров, причем сплошность тела не нарушается (рис. 68,г). В результате развития пластической деформации может произойти пластичное (вязкое) разрушение путем сдвига (рис. 68 д, е). [c.169]

При рассмотрении механизма процесса резания без снятия стружки необходимо обратить внимание и на то, что вблизи поверхности среза образуется участок, в котором при резании имели место пластические деформации и в котором при холодной деформации имело место упрочнение. Наличие упрочненной зоны у поверхности среза может быть нежелательным, если при последующем деформировании периметр заготовки увеличивается (отбортовка), если наклепанные участки в условиях эксплуатации детали получают переменные "(циклические) нагрузки или если деталь работает в агрессивной среде. В первом случае вследствие снижения пластичности при упрочнении наклепанный участок при деформировании растяжением быстрее разрушается во втором случае вследствие значительных остаточных напряжений может уменьшиться усталостная прочность и снижается сопротивление коррозии, что приводит к разрушению детали. Размеры наклепанной зоны в разделительных операциях могут быть установлены экспериментально в результате исследования микроструктур (по вытянутости зерен), измерением твердости (которая увеличивается с упрочнением), по глубине стравливания (наклепанный металл стравливается интенсивнее) и размерам зерен [c.55]

Предел прочности при растяжении о для пластичных материалов не отражает изменения сопротивления разрушению и является характеристикой сопротивления пластической деформации. Истинный предел прочности 5 характеризует момент разрушения металлов. При испытании на растяжение определяются также пластические свойства металла, характеризуемые относительным удлинением и относительным сужением. [c.13]

Благодаря ненаправленному характеру связи при пластической деформации, т. е. при смещении отдельных объемов металла, связь между ионами не нарушается и разрушения не происходит. Ионы как бы плавают в облаке электронного газа, что обусловливает высокую пластичность металлов. [c.51]

Повышенная склонность легированных сталей к закалке по сравнению с углеродистыми объясняется увеличением устойчивости переохлажденного аустенита и уменьшением скорости роста перлитных образований. Поэтому характер и скорость структурных превращений в околошовной зоне в значительной степени зависят от физико-химических свойств легирующих элементов и их концентрации, от скорости охлаждения в процессе сварки, которая будет тем больше, чем ниже начальная температура свариваемой стали. Низкая теплопроводность теплоустойчивых сталей в сочетании с крупнозернистым аустенитом и быстрым охлаждением способствуют появлению трещин в околошовной зоне, образование которых происходит в процессе мартенситных превращений при температуре 150—200°С, когда металл обладает малой пластичностью и высокой прочностью. Существенное значение в образовании трещин при этих процессах имеют также и напряжения, возникающие вследствие выделения молекулярного водорода, локализующегося в малых объемах [9]. Аустенитные превращения, окруженные жесткой мартенситной средой, и напряжения резко снижают способность металла воспринимать пластические деформации, что приводит к хрупкому разрушению в виде надрывов или отдельных трещин, достигающих значительных размеров. [c.46]

Всякий дополнительный ввод теплоты в изделие и наличие дополнительных местных пластических деформаций приводит к увеличению зон высоких внутренних напряжений, в частности растяжения, достигающих предела текучести (см. 23), т. е. к общему увеличению напряженности конструкции. В определенных условиях и особенно при малом запасе пластичности металла конструкций это может привести к появлению в них трещин еще в процессе изготовления или при эксплуатационных условиях, вызывающих иногда небольшую, но дополнительную деформацию. Для исключения таких разрушений или снижения эксплуатационных характеристик конструкции, имеющих большую общую напряженность (от сварки, дополнительной правки), их необходимо подвергать общей термической обработке для снятия внутренних напряжений. [c.237]

Следует отличать пластичность от вязкости металла. Мерой пластичности материала является величина остаточной деформации в момент разрушения (удлинение сдвига и Т. д.). Вязкость характеризуется работой, поглощенной единицей объема тела при пластической деформации, и определяется как произведение прочности на пластичность. Вязкость может изменяться не только вследствие изменения пластичности, но и вследствие изменения прочности при неизменной пластичности. [c.16]

Правомерность этой точки зрения подтверждается тем, что даже в весьма пластичных металлах (алюминий, медь, железо и никель) в условиях статического растяжения при комнатной температуре зарождение субмикроскопических трещин происходит при пластической деформации 7—10%, т. е. задолго до окончательного разрушения образцов [58]. [c.45]

Показатель степени п носит название показателя степени упрочнения материала при пластической деформации-, для углеродистых и низколегированных сталей в неупрочненном состоянии п = = 0,25 0,3 для сталей высокой прочности п = 0,05 0,1. Повышение прочности металла обычно сопровождается уменьшением п. Ь упрочняемый, так называемый идеально упругопластический, материал имеет /г = 0. Показатель степени п не является мерой пластичности металла, обнаруживаемой при разрушении. Однако в большинстве случаев общая закономерность состоит в том, что чем меньше п, тем меньше б. [c.87]

Распределение напряжений в угловых швах крайне неравномерно, непровары при ограниченной пластичности металла шва могут суш,ественно влиять на их прочность. У соединений пластичных металлов разрушению предшествует существенная пластическая деформация, что позволяет оперировать средними по сечению напряжениями и влияние концентраторов напряжений во внимание не принимать. [c.104]

Пластичность металла, оцениваемая по удлинению образцов до разрушения, существенно зависит от характера разрушения (рис. 6.4, б). При вязком разрушении происходит монотонное уменьшение пластичности по мере увеличения времени до разрушения. При переходе от вязкого разрушения к хрупкому межзеренному (4, 4) пластичность резко снижается. Разрушения конструкций, в том числе и сварных, при высоких температурах, как правило, происходят без заметной пластической деформации, т. е. хрупко. Изучение причин хрупкости по результатам испытаний на длительную прочность требует большого времени и затруднено разбросом значений пластической деформации. Более стабильные результаты по высокотемпературной пластичности могут быть получены за сравнительно короткие промежутки времени при испытаниях с постоянной скоростью деформации, обеспечиваемой равномерным перемещением захватов машины. Установлены закономерности изменения пластичности при высоких температурах. При [c.178]

При пластической деформации металла происходит смещение атомных слоев друг относительно друга внутри кристаллов и смещение кристаллов относительно друг друга. Важной особенностью этого вида деформации является отсутствие разрушения. Конечно разные металлы и их сплавы обладают различной способностью деформироваться без разрушения. Пластичность металлов оценивается величиной относительного удлинения стандартного образца при разрыве. Эта величина у пластичных металлов колеблется от 10 до 50 %. В настоящее время разработаны сверхпластичные сплавы, относительное удлинение которых при разрыве может достигать сотен процентов. [c.54]

При обработке пластичных металлов инструмент в момент начала врезания в заготовку вызывает упругие деформации металла, которые по достижении предела упругости переходят в пластические. В ходе пластической деформации срезаемый слой сжимается инструментом, а затем, когда напряжения превысят предел прочности, отделяется от основного металла в виде элемента стружки. При дальнейшем движении инструмент деформирует следующую часть срезаемого слоя, образующего новый элемент стружки, и т. д. Практически образование нового элемента стружки начинается до полного отделения предыдущего элемента. Это значит, что в срезаемом слое одновременно происходит упругая и пластическая деформации и разрушение металла. [c.95]

Наблюдения за поведением би- и поликристаллов гексагональных металлов показали, что их деформационное упрочнение определяется в основном наличием скольжения по небазисным плоскостям. При 77 К поликрис-сталлы цинка разрушаются совершенно хрупко, поликристалл магния — после деформации е 0,03-=-0,05, а поликристалл кадмия —при 8 0,15- 0,20. Даже при комнатной температуре поликристаллы цинка и магния выдерживают малую пластическую деформацию, в то время как монокристаллы кадмия разрушаются при е 0,35. Это происходит потому, что небазисное скольжение в магнии очень ограниченно и встречается только в призматических плоскостях. Несмотря на развитие двойникования, облегчающего пластическую деформацию вследствие переориентации отдельных областей в положение, удобное для скольжения, из-за хаотичности ориентировки общая деформация и пластичность поликристалла остаются малыми. В кадмии наблюдается существенное небазисное скольжение по пирамидальной системе 1122 <1123> и комбинация базисного и пирамидального скольжений удовлетворяет требованию пяти независимых систем скольжения. В результате у поликристаллического кадмия появляется заметная пластическая деформация до разрушения, при этом более высокая, чем у магния и цинка пластичность. [c.228]

Изломы однократного нагружения принято подразделять на Епзкие (пластичные) и хрупкие, хотя для металлических материалов провести такую классификацию подчас затруднительно из-за невозможности разрушения металлов при полном отсутствии пластической деформации. Вместе с тем, если при разрушении путем образования и слияния микропор можно иметь изломы в очень широком диапазоне по их микропластичности, то [c.20]

Среднее значение статического коэффициента сухого трения для пары титан—титан [136] равно 0,61, а динамического — 0,47— 0,49 (при скорости 1 см/с). Относительно тонкая естественная окисная пленка на титане легко разрушается при трении за счет высоких удельных нагрузок в точках контакта (на неровностях поверхности), благодаря значительно более высокой пластичности титана, чем у окисной пленки. На локальных участках контакта двух поверхностей происходит явление схватывания. Этому способствует и ряд других свойств титана повышенная упругая деформация из-за более низкого (например, чем у стали) модуля упругости, более низкая теплопроводность и др. Так как титан легко наклепывается при пластической деформации, связи, воз-никающ,ие в местах контакта (холодная сварка), на наклепанном металле более прочны, чем прочность основного металла. Кроме того, благодаря выделению теплоты трущаяся поверхность металла обогащается газами из окружающей среды, что также повышает прочность поверхностного слоя. Поэтому разрушение образовавшихся связей обычно происходит в глубине основного металла и повреждения на трущихся поверхностях из титана носят так называемый глубинный характер со значительным наволакиванием и вырывами металла. [c.182]

Исходя из представления о физической природе пластической деформации и разрушения металлов, можно заключить, что для большинства пластичных металлов, подвергающихся вырубке, по-видимому, будет справедлива схема разрушения путем среза — внутрикристаллическое разрушение в результате появления вначале большого количества микросрезов (микротрещин), переходящих затем в макротрещины. Для некоторых хрупких материалов, а также при наличии большого зазора процесс вырубки может осуществляться частично и путем отрыва. В этом случае будет иметь место как внутрикристаллическое, так и межкристалличе-ское разрушение или их совместное действие. [c.51]

Как показано выше, с увеличением суммарного натяга при протягивании происходит измельчение зерен и образование слоя текстуры. Анализ фотографий микроструктур втулок, протянутых с одинаковым натягом на де рмирующий элемент и до одних и тех же суммарных натягов, показывает, что чем пластичнее сталь, тем отчетливее видно образование текстуры и выше степень упрочнения. Для углеродистых сталей степень упрочнения и толщина упрочненного слоя будут выше при меньшем содержании в них углерода. Такая закономерность была уже отмечена Е. Г. Коноваловым и В. А. Сидоренко [43] при ротационной обработке сталей. Ими же было показано, что при достижении определенной степени деформации происходит разрушение металла без пластического течения, т. е. процесс упрочнения ограничен определенной максимально возможной для данного металла степенью упрочнения. Для углеродистых сталей и сталей перлитного класса такими степенями деформаций являются 40—45% и для сталей аустенитного класса — 60—70%. [c.37]

Понижение пластичности и разрушение деформируемых сталей и сплавов при неблагоприятном фазовом составе их (выделение на границах кристаллитов, неравномерное распределение фаз, грубое выделение фаз) особенно проявляются при межкристалли-ческой пластической деформации в области высоких температур, сопровождающейся скольжением, поворотом и вращением кристаллитов относительно друг друга. При таком фазовом составе (в литом состоянии) особенно опасны деформации растяжения, которые в этом случае всегда вызывают хрупкость и разрушение деформируемого металла. [c.138]

Жаропрочность - сопротивление стали разрушению при высокой температуре, зависящее не только от температуры, но и от времени. Механизм разрушения металла при высокотемпературном длительном нагружении имеет диффузионную природу и состоит в развитии дислокационной ползучести. Под действием температуры, времени, напряжений дислокации у барьеров, создавшие упрочнение, приходят в движение (совместно с облаком легирующих элементов и примесей) в результате взаимодействия с созданными нагревом подвижными вакансиями, которые обеспечивают их переползание в другие плоскости кристаллической решетки на границы зерен. Это приводит к разупрочнению, развитию локальной пластической деформации и охрупчиванию. Дислокации, выходящие на границы зерен, создают микроступеньки и вызывают из-за соответствующего изменения размеров контактирующих зерен межзеренное проскальзывание, раскрывающее микроступеньки в поры и трещины, чему способствуют потоки вакансий. В этих условиях прочность и пластичность металла зависят от температуры и времени, т.е. от длительности нагружения. Для предотвращения ползучести жаропрочность повышают двумя основными способами [c.50]

При растяжении в условиях ползучести цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами из аустенитной и перлитной стали при различной степени концентрации напряжений, различной длительности и температуре испытания и пластичности стали сохраняется, хотя и в видоизмененной форме, ряд основных особенностей процесса пластической диформации и разрушения, установленных при обычном испытании на растяжение надрезанных образцов стали при комнатной температуре. Так, в условиях ползучести даже при длительности испытания свыше 3000 часов сохраняется резко выраженная неравномерность распределения напряжений и пластической деформации в объеме металла под надрезом и объемный характер напряженного состояния. [c.131]

Всякий дополнительный ввод теплоты в изделие и наличие дополнительных местных пластических деформаций приводит к увеличению внутренних напряжений, достигающих предела текучести, т. е. к общему увеличению напряженности конструкции. При малом запасе пластичности металла конструкций это может привести к появлению трещин еще в процессе изготовления или при эксплуатации в условиях, вызывающих дополнительную деформацию. Для исключения таких разрушений конструкций, имеющих остаточные напряжения (от сварки, дополнительной прдв-, ки), их необходимо подвергать общей термической обработке для снятия внутренних напряжений. [c.396]

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз йли образование сегрегаций легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора Fe lg из трещины, образованной в напряженном монокристалле ujAu, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —. .в результате —немедленным прекращением растрескивания, сменяющимся пластической деформацией [26]. Аналогичным образом, трещина, распространяющаяся в напряженной нержавеющей стали 18-8, погруженной в кипящий раствор Mg lj, останавли- [c.138]

Впоследствии было выяснено, что истиннс хрупкое разрушение может происходить лишь в очень немногих случаях.. В основном же, при росте трещины перед ее кончиком всегда возникает, так называемая, пластическая зона. По своей структуре и свойствам пластическгл зона напоминает металл в состоянии, близком к расплавленному. Изменение структуры материала в пределах пластической зоны -называется пластической деформацией. При наличии пластической деформации происходит иязкое разрушение. Оно наблюдается в пластичных материалах, когда пластическая деформация материала достигает такой величины, что он разделяется на две части. Разрушение происходит в результате процесса зарождения, слияния, и распространения внутренних пор. Подробно механизмы протекания пластической деформации будут описаны в главе 4. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...