Циклическая микротекучесть

I — стадия циклической микротекучести (с первого числа циклов до линии 1) [c.109]

Стадия циклической микротекучести, в которой протекают процессы аналогичные процессам, протекающим на стадии микротекучести при статическом деформировании. [c.49]

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]

В условиях одноосного симметричного растяжения-сжатия протекание начальных стадий циклического деформирования имеет свои особенности. В каждом цикле сжатия имеются дополнительные возможности для рекомбинации и генерации новых дислокаций. Исследование дислокационной структуры арм-ко-железа, испытанного в условиях растяжения-сжатия на стадии циклической микротекучести, действительно показало, что в эт м случае наблюдается более развитая дислокационная структура, чем структура, полученная в условиях повторного растяжения [11, 17]. Из рис. 3.6 видно, что в этом случае пластическое течение начинается от границы зерна А. Хорошо видны диполь-ные конфигурации винтовых дислокаций, ориентирующиеся вдоль направлений [111] и [111]. Отметим, что пластической деформации было подвергнуто только четыре соседних зерна, а в окружающих зернах она не наблюдалась [26]. [c.65]

Рис. 3,6. Изменение дислокационной структуры железа на стадии циклической микротекучести в условиях симметричного растяжения-сжатия

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]

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

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]

Рис. 10. Дислокационные структуры низкоуглсродистой стали Ст 3 на стадии циклической микротекучести в области границы ферритного зерна (а) и у неметаллического включения (б) (х15 000)

Рис. 19. Дислокационные структуры, формирующиеся в процессе усталости желета при комнатной температуре на разных етадиях а циклическая микротекучесть б - текучесть в, г - деформационное упрочнение

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]

На стадии циклической микротекучести в приповерхностном слое низкоуглеродистой стали была обнаружена полоса скольжения (рис. 3.7), которая простиралась на все ферритное зерно [12]. В работе Д. Якобсона [27] и A.B. Гурьева с соавтор. [28] полосы скольжения на поверхности углеродистой стали были также обнаружены уже на стадии микротекучести. Орловым Л.Г. и Большаковым В.И. при статическом деформировании монокристаллов кремнистого железа на 0,5 и 1,0% было показано, что наблюдаются различия в характере дислокационной структуры внутренних и приповерхностных слоев металла [29]. Интенсивность микропластической деформации на этой стадии циклического деформирования в приповерхностных слоях металла выше, чем во внутренних объемах. Об этом свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа [15] с использованием послойного удаления металла и сравнение плотности дислокаций в объеме и приповерхностных слоях металла. Причина такого поведения связана с рядом факторов 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, дислока- [c.65]

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]

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]

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]

Закономерности припорогового роста усталостных трещин в конструкционщ>1х сталях рассмотрены в ряде работ [29, 30 и др.]. В работе [56] сделан вывод, что добиться оптимального сочетания АК, , и можно лишь при обработках, в результате которых реализуются структурные состояния с высокими значениями напряжения циклической микротекучести. Практически это достигается в ферритно-мартенситных структурах, в плотно заполненных дисперсных структурах высокоуглеродистых сталей, образующихся при температурах отпуска, соответствующих началу сфероидизации карбидов [30]. [c.124]

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

Электронномикроскопические. исследования, проведенные на образцах из отожженной низкоуглеродистой стали СтЗ и технического железа, показали [11,12-14, 17, 24], что на стадии микротекучести в условиях статического и циклического деформирования (повторное растяжение) в благоприятно ориентированных зернах поликристаллов и преимущественно в приповерхно- [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...