Механизм деформации и упрочнения металлов

МЕХАНИЗМ ДЕФОРМАЦИИ И УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ [c.18]

Итак, в процессе пластической деформации металл реагирует на вынужденное формоизменение, включая постепенно, последовательно различные механизмы деформации и образуя при каждом значении деформации определенный тип структуры. Можно отметить, что каждому значению деформирующих напряжений и деформационного упрочнения соответствует вполне определенный тип структуры данного металла. Этот факт поможет нам в дальнейшем установить взаимосвязь между значением структурной энтропии и величиной деформационного упрочнения. [c.39]

Поскольку скорость деформации в исследуемом аномальном диапазоне мала, то деформационное упрочнение, согласно общепринятым представлениям о термическом разупрочнении, должно сниматься полностью, а металл - деформироваться при постоянных и минимально возможных напряжениях. Однако это может наблюдаться только в том случае, если пластическая деформация и упрочнение происходят за счет привычного дислокационного механизма, [c.200]

КОЙ деформации. В то время как вторая, промежуточная, стадия характеризуется линейно-вязким течением, которое обеспечивается наличием вязко-жидкой структуры на перемещающейся по объему деформируемого металла границе а/7-перехода, которая играет принципиальную роль в механизмах деформации и аккомодации. Поэтому показатель скоростного упрочнения т существенно зависит от скорости фазового превращения (см. рис. 5.37). При этом максимальное значение показателя т зависит от скорости деформации. Из этого следует, что повышение скорости фазового превращения может способствовать увеличению показателя т при более высоких скоростях деформации. [c.424]

Уравнение (18.4.1) иногда называют уравнением состояния при ползучести, но этот термин в теориях, использующих термодинамику, имеет несколько иной смысл. Существенно подчеркнуть, что параметром упрочнения является именно деформация ползучести р в ранних работах эта оговорка часто не делалась и за параметр упрочнения принималась полная деформация (иногда за вычетом упругой части). Опыты показывают, что мгновенная пластическая деформация, если она невелика—порядка 1—2%,— не оказывает упрочняющего влияния на последующую ползучесть. Это можно объяснить некоторой разницей механизма мгновенной пластической деформации и пластической деформации, происходящей в процессе ползучести. В первом случае, если пластическая деформация невелика, она происходит в результате локализованного скольжения по пачкам плотно расположенных плоскостей скольжения в кристаллических зернах, при этом большая часть объема металла остается недеформированной, а следовательно, неупрочненной. Ползучесть происходит в результате скольжения по атомным плоскостям, распределенным по объему равномерно и на близких расстояниях величина сдвига в каждой плоскости невелика, но достаточна для создания равномерного упрочнения. [c.621]

Изменение состояния поверхностных слоев металла проявляется в виде пластической деформации и механического упрочнения, хемосорбции и диффузии из смазочной среды и образования вторичных структур. На эти процессы большое влияние оказывают поверхностно-активные вещества, раскрытию механизма взаимодействия которых с материалом поверхности посвящена специальная литература 126 166]. [c.250]

Диаграммы нагружения. Как отмечалось выше, механические испытания позволяют с помощью регистрируемых диаграмм нагружения определять взаимосвязь между характеристиками прочности и пластичности металла. Диаграммы не только содержат данные для расчета комплекса основных механических характеристик металла (например, Д. Ну, оо,2, а и др.), но и отражают сложный процесс изменения его структурного состояния и свойств, т. е. позволяют изучать механизмы пластической деформации, деформационного упрочнения, разрушения и Др. [1, 47]. [c.29]

Для многих металлов и сплавов имеются зависимости скалывающего напряжения от скорости и температуры деформации. Структура, сформировавшаяся в процессе деформации, зависит от скорости деформации и температуры. На это указывает изменение механизма деформации, т. е. замена скольжения двойникованием. Высокоскоростная деформация приводит к дополнительному упрочнению по сравнению со статическим нагружением. Наибольший прирост прочности в результате [c.18]

Использование установки ИМАШ-9-66 открывает принципиально новые возможности для изучения влияния таких факторов, как температура, время и скорость растяжения, на процессы упрочнения и разупрочнения металлов и сплавов в различном структурном состоянии (после тех или иных режимов термической или термомеханической обработок). Измерение микротвердости может служить также одним из чувствительных методов изучения механизма деформации, закономерностей фазовых и структурных превращений широкого класса материалов. Например, в работах [66 67 ], выполненных на установке ИМАШ-9-66, показано, что метод измерения микротвердости позволяет на основании анализа температурной зависимости микротвердости устанавливать температурные интервалы для полупроводниковых материалов с различными механизмами деформации, а также определять природу этих механизмов и изучать влияние на них легирования и других факторов. С помощью полученных температурных зависимостей микротвердости проведено исследование кинетики процессов старения и разупрочнения ряда сталей и сплавов [48, с. 25—32 85—95 68 69], влияния фазового наклепа на упрочнение аустенита [50, с. 27—31 ], роли неметаллических включений в процессе высокотемпературного разрушения стали [50, с. 110—114 129—132] и др. [c.172]

Если в металле при повышении температуры отсутствуют релаксационные процессы, т. е. скорость деформации достаточно высока, то механизмы деформации, структурообразования и упрочнения существенно не отличаются при низких и высоких температурах. Это дает основание полагать неизменными коэффициенты деформационного упрочнения а и Р в аппроксимации ст(е) = Ото+С . [c.58]

Во-вторых (это самое интересное в резонансной модели), если механизм пластической деформации металлов как при холодной, так и при горячей деформации имеет в основном дислокационный характер, то скорость перемещения дислокаций обусловлена скоростью деформации металла в соответствии с (4.72). При проведении испытания можно задать такую скорость деформации е, чтобы дислокации, обеспечивая необходимое формоизменение образца, перемещались со скоростью границ (см. раздел 4.9). Дрейфуя с одинаковой скоростью, они в идеальных условиях никогда не пересекаются. Тогда при условии Тгр = Vд эффект упрочнения металла от взаимодействия дислокаций и межзеренных границ исчезает, а металл деформируется при напряжениях, характерных для монокристалла при тех же температурах. [c.249]

Анализ рассмотренных результатов позволяет заключить, что основные различия в скорости ползучести относятся к третьей стадии процесса, тогда как на первых двух стадиях скорость практически не зависит от среды. Обычно подобное поведение сплавов при ползучести принято объяснять, исходя из предположения о существовании в этих условиях двух конкурирующих механизмов. Один из них — упрочнение металла благодаря окислению, второй — разупрочнение вследствие уменьшения поверхностной энергии металла при испытании на воздухе по сравнению с таковой для вакуума. Снижение поверхностной энергии при окислении свежей поверхности трещины способствует более интенсивному ее распространению и ускорению ползучести. При условиях, соответствующих упрочнению материала при испытании на воздухе, преобладает насыщение объема образца кислородом, в то время как при отсутствии интенсивного окисления доминирует конкурирующий процесс разупрочнения. Относительная скорость обоих процессов может быть изменена соответствующим варьированием скорости деформации, температуры, давления газовой среды. Процесс упрочнения становится особенно эффективным после образования трещин на третьей стадии ползучести это подтверждает газовый анализ образцов, показывающий, что именно в этот период наблюдается наибольшее поглощение кислорода и азота сплавом [396]. [c.439]

Термомеханическая обработка (ТМО) относится к числу наиболее эффективных способов повышения сопротивления высокопрочных сталей хрупкому разрушению. ТМО совмещает два механизма упрочнения — пластическую деформацию аустенита и закалку — в единый технологический процесс. Комбинированное воздействие пластической деформации и термообработки позволяет наиболее существенно изменить структуру металла и его тонкое строение. [c.378]

Упрочнение в результате закалки порогов и взаимодействия дислокаций с диспергированными вакансиями трудно разделить потому, что дислокации могут перемещаться, сталкиваясь с другими вакансиями даже при слабой деформации, а также в результате образования порогов, которые трудно отличить от порогов, образованных при закалке. Прямое наблюдение дислокационных конфигураций при высоких температурах, т. е. обнаружение порогов, существующих при термическом равновесии, может дать информацию о закаленных порогах. Предварительно можно считать, что в закаленном алюминии начальное упрочнение обусловлено двумя механизмами, ни один из которых, по-видимому, не действует ни в закаленной меди, ни в закаленном золоте, так как в них начальное упрочнение не наблюдается. Различие в поведении алюминия и одновалентных металлов, т. е. золота и меди, можно считать обусловленным разными значениями энергии дефекта упаковки или разной степенью растяжения дислокаций. Хотя есть основание ожидать, что энергия дефекта упаковки меди гораздо больше, мы считаем ее достаточно малой по причинам, указанным в следующей главе. [c.211]

Другим примером реализации дисклинационного механизма упрочнения является деформация рения. Этот металл с ГПУ решеткой известен аномально высоким коэффициентом упрочнения и деформирующим напряжением порядка а 1,5-10 МПа при еР л 0,1. Для данной ситуации была предложена модель [63,6] (рис. 4.11, в), в которой экспериментально наблюдаемые в прямом эксперименте дислокационные жгуты, вызывающие разориентацию прилегающих областей кристалла до 10°, представляются в виде сильно вытянутых клиновых дисклинационных петель (практически одноосных дисклинационных диполей). Рассчитывалось деформирующее напряжение для перемещения пробной краевой дислокации в системе таких петель [63] [c.133]

Это указывает на то, что как при динамическом, так и статическом деформировании величина деформации может изменять механизм деформации. Так, в случае применения чрезмерно высоких деформаций сплав может приобретать такое упрочнение, которое приводит даже к хрупкости металла. Это имеет место вследствие подавления деформацией разупрочняющих процессов. [c.96]

Особое научное и практическое значение представляют процессы деформации и механического разрушения металлов. Обработка металлов занимает ведуш,ее место в машиностроении и в значительной степени основана на их высокой пластичности. Дислокационный механизм пластической деформации наиболее ярко выражен в металлических монокристаллах, исследование которых привело к развитию современной физической теории пластичности, основанной на теории дислокаций. Другой замечательной особенностью металлов — как в виде монокристаллов, так и обычных мелкозернистых поликристаллических металлов — является их деформационное упрочнение, приводящее к разрыву при заданном режиме деформирования. [c.15]

Механизм ползучести металлов и сплавов изучен еще недостаточно. Как показывают исследования, ползучесть нельзя рассматривать только как результат одновременного протекания двух процессов механического упрочнения в результате пластической деформации и термического разупрочнения. Несомненно, что ползучесть сплавов — более сложное явление и представляет суммарный эффект ряда протекающих процессов. [c.205]

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]

Механизм пересечения леса, как было рассмотрено выше, вносит заметный вклад в температурную зависимость упрочнения только при низких температурах. Однако в о. ц. к. металлах пересечение леса краевых дислокаций может контролировать пластическую деформацию и при высоких температурах. Причина состоит в том, что в результате свободного поперечного скольжения и аннигиляции винтовых дислокаций образовавшийся лес краевых дислокаций обусловливает вклад в напряжение течения, сильно зависящий от температуры, особенно при больших степенях деформации. [c.222]

Нам представляется, что в процессе разрушения металлов и сплавов при трении об абразивную поверхность, а в ряде случаев и при трении металлических поверхностей происходит проявление особенностей механизма пластической деформации и разрушения, когда более эффективно реализуется прочность межатомной связи, нежели в случае определения твердости при вдавливании или исследовании других механических характеристик. Поэтому сопротивление абразивному изнашиванию не всегда может быть оценено по величине твердости, определяемой методом вдавливания, без учета природы трущихся тел и способа их упрочнения. [c.232]

Физические представления об упрочнении деталей ППД. Основным механизмом холодной пластической деформации металлов и сплавов является внутризеренное сдвиговое перемещение одних частей кристалла относительно других, осуществляемое с помощью многочисленных видов движения дислокации по плоскостям скольжения. С накоплением деформации дислокации размножаются, взаимодействуют между собой и другими дефектами кристаллического строения, в результате чего их движение затрудняется, а напряжение пластического течения и твердость металла (ст = 0,32 НВ) растут. Увеличение сопротивления пластической деформации называется деформационным упрочнением (наклепом) (рис. 2.9.17). [c.385]

Механизм упругопластической деформации ПС в процессе ПГЩ можно рассмотреть на примере упрочнения деталей шаром (дробью). При статическом или динамическом нагружении твердого шара силой Р вначале происходит упругая деформация металла (рис 5.1, ОА), касательные напряжения вызывают смещение атомов в кристаллической решетке на величину, меньшую расстояния между атомами. Когда касательные напряжения превысят некоторое критическое значение, произойдет смещение атомов без разрушения на величину, превышающую расстояние между атомами. Они займут новое положение устойчивого равновесия, т.е. произойдет упругопластическая деформация (линия АБ рис 5.1). После снятия нагрузки (линия БВ) атомы не вернутся в исходное положение, и в металле останется отпечаток шара диаметром с1. Зависимость между диаметром отпечатка с1 и нагрузкой Р может быть представлена формулой Майера [c.207]

Скорость миграции границ при = onst определяется, согласно (4.71), температурой металла, поэтому и режимы сверхпластической деформации зависят от температуры. Если снизить значение е , то металл выходит из режима пластического резонанса, при этом вновь должны проявиться механизмы упрочнения, но уже за счет того, что скорость миграции границ превышает скорость дислокаций. Роль границ зерен при подобном механизме деформации и упрочнения становится превалирующей, причем характер взаимодействия дислокаций и границ фактически идентичен механизму при высокоскоростной деформации, когда е >10 с Однако внешние признаки деформации - появление характерного рельефа на поверхности образцов, свойственного коллективным эффектам, - отличают граничный механизм от ламинарного дислокационного. [c.202]

Характерные релаксационные свойства металлов, их ползучесть, своеобразное влияние температуры на механизмы пластичности и упрочнения лежат в основе как процессов механической и термической обработки металлов, так и их эксплуатации в изделиях и деталях машин, особенно в условиях новой техники, предъявляющей исключительно высокие требования к материалам, например, при высоких температурах. Этим объясняется особое внимание в наших работах к адсорбционным эффектам на металлах — адсорбционному пластифицированию, т. е. облегчению пластических деформаций, адсорбционному понижению прочности — возникновению хрупкого разрушения при весьма малых интенсивностях напряженного состояния, вплоть до самопроизвольного диспергирования вместе с тем в последнее время нами были обнаружены новые важные особенности адсорбционных эффектов на металлах под влиянием малых примесей или в присутствии тончайших покрытий легкоплавкого поверхностно-активного металла в условиях легкоподвижности его атомов в процессе двумерной миграции. Эти новые проблемы, связанные с возможностью [c.15]

Дан анализ структуры и свойств чистых металлов и сплавов, монокристаллов и поликристаллических агрегатов при пластической деформации с привлечением теории дислокаций. Приведены современные физические представления о механизмах пластической деформации, явлений упрочнения, разупрочнения, разрушения, тексту-рообразования в зависимости от типа кристаллической решетки, вида легирования, температуры и скорости деформации, размера зерна, фазового состояния и др. Рассмотрены физические основы разработки новой и усовершенствования суш.ествующей технологии обработки давлением, включая ТМО и обработку в условиях сверхпластичности. [c.2]

Перечислим факты, которые необходимо учитывать при анализе возможной роли каждого из этих механизмов 1) сверхпластичность проявляется чаще всего в ультрамелкозернистом состоянии, причем не только в двухфазных сплавах, но даже в чистых металлах. Однако на двухфазных сплавах, как правило, удается добиться более высокой пластичности 2) процесс протекает с малой скоростью 3) напряжение течения в условиях сверхпластичности (интервал II) а) необычно резко чувствительно к скорости деформации, причем зависимость a=f e) и соответственно величины т носит экстремальный характер б) уменьшается с уменьшением величины зерна) 4) в процессе сверхпластичного течения, несмотря на очень большую степень деформации, зерна остаются равноосными или слегка вытягиваются в направлении деформации, плотность дислокаций в зернах почти не изменяется, дислокационные скопления, в том числе у границ зерен, не возникают, соответственно упрочнение материала очень мало. В отличие от этого деформация в скоростном интервале III сопровождается увеличением плотности дислокаций и упрочнением. [c.563]

Описанные выше модели деформационного упрочнения основываются на каком-либо одном механизме накопления дислокаций. Кроме того, в каждой из них используются допущения, упрощающие сложную картину пластической деформации в реальных материалах. Сложность, многоуровневость и разнообразие процессов, сопровождающих деформационное упрочнение, затрудняют возможность создания общей физической теории упрочнения металлов и сплавов. При этом все оценки напряжения, необходимого для продвижения дислокаций через область, имеющую плотность дислокаций р, принимают вид формулы (3.1), а какой конкретный механизм из приведенных действует в том или ином случае, зависит от реальной дислокационной модели, структуры, типа материала и условий нагружения. [c.101]

Как было показано выше, типичным механизмом разрушения однофазных ОЦК-металлов является механизм скачкообразного подрастания докритической трещины, который не наблюдается в дисперсно-упрочненных материалах. Основной причиной, объясняющей отсутствие этого механизма, наряду с легкостью развития межзеренного разрушения, является легкость зарождения пор. Поры, как уже указывалось ранее, образуются в результате разрушения хрупких частиц и их межфазных границ. Так, если в однофазном молибдене МТ образование пор начинается лишь при 20—30 % пластической деформации [387], когда в области шейки образуется ячеистая дислокационная структура, то в дисперсноупрочненных сплавах микротрещины, т. е. зародыши пор, образуются либо еще в области упругой деформации, либо уже при 3—5 % пластической деформации. [c.210]

Процесс рекристаллизации в сплавах Nb — 1% Zr—О и Nb — 2% Hf — О. Эффективность дисперсионного упрочнения металлов при повышенных температурах может быть в некоторой мере охарактеризована параметрами рекристаллизации, поэтому изучение этих параметров в сплавах, реализующих механизм дисперсионного упрочнения, является важной и актуальной задачей. С целью оценки упрочняемости, а также обрабатываемости при холодной пластической деформации предварительно отожженные сплавы Nb — 1 % Zr—О и Nb — 2% Hf — О прокатывали при комнатной температуре со степенью обжатия 20, 40, 60 и 80% (расчет вели по уменьшению поперечного сечения). [c.259]

Вопрос о механизме упрочнения аустенита при мартенситных у - а у превращениях до сих пор еще нельзя считать окончательно выясненным. Известно, что упрочнение металлов и сплавов при той или иной обработке зависит от плотности дислокаций, характера их распределения и состояния тонкой структуры кристаллической решетки - величины фрагментов и блоков, угла их разориентировки [22], Эти характеристики в известной мере связаны между собой, так как границы блоков и фрагментов имеют дислокационную природу. Чем вьш1е дисперсность и разориенташя элементов тонкой структуры, чем больше в них плотность дислокаций, тем сильнее сопротивление решетки пластической деформации, тем выше прочность. [c.14]

Отличия механизма пластической деформации при ударно-вол-новом нагружении по сравнению с тем, что наблюдается в диапазоне умеренных и низких скоростей деформирования, заключаются в активировании дополнительных плоскостей скольжения, значительном уменьшении размеров ячеек дислокационных сеток [10], повышенным вкладом двойникования в деформацию даже для тех материалов, где в обычных условиях деформационные двойники не образуются [И]. Повышенные, по сравнению с квазистатическим деформированием, значения остаточной плотности дислокаций и концентрации дефектов упаковки и точечных дефектов определяют более высокую степень упрочнения металлов в результате ударноволнового воздействия. Обнаружена также зависимость остаточных изменений от длительности импульса ударной нагрузки [12]. [c.138]

Таким образом, к переходу трибосистемы в оптимальный режим трения приводит не сама по себе локализация деформации основного металла вследствие его упрочнения, а вызванное этим изменение механизмов пластической деформации и массопереноса, обусловливающее формирование ЛКС и квазиж1 дкое течение их тончайших слоев в пятнах контакта взаимодействующих поверхностей. [c.147]

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]

Для объяснения прочностных свойств ОЦК-металлов в интервале 0,15—0,2 Тпл (см. рис. 2.8) предлагались различные модели и механизмы, анализ которых позволяет выделить три основных фактора, реально претендующих на достаточно полное описание наблюдаемой зависимости напряжение Пайерлса — Набарро [77—80], примесное упрочнение [75, 76, 81] и термически активируемая редиссоциация винтовых дислокаций [82, 83]. Можно также рассматривать, что часто и делается в отношении металлов с другими типами решетки, температурную зависимость напряжения, необходимого для движения дислокаций со ступеньками [8], механизм пересечения дислокаций леса [8, 84] и др. Но они не согласуются с экспериментальными данными о том, что степень деформации не влияет на температурную зависимость напряжения течения [26], хотя согласно указанным механизмам [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...