Глава II. Пластическая деформация металлов

В главе 1 мы показали, что для работы ротационного механизма деформации необходимым условием является подпитка со стороны дислокационного механизма, поскольку новые дислокации являются источниками дислокационных зарядов и Ар [И], из которых затем образуются границы разворотов (ротаций). В связи с этим необходимо отметить, что исчерпание дислокационного механизма означает и окончание пластической деформации металла, если в резерве у него (металла) нет ещё одного механизма деформации. Таким образом, образование шейки и локализация деформации это одна большая заключительная ротация в масштабе всего образца (рис. 5.3). Этот тезис, естественно, нуждается в доказательстве путем экспериментального подтверждения. [c.219]

Выше мы установили, что фронтальная часть мгновенной границы текучести начально изотропного металла не имеет угловых точек, выпукла и по форме близка к дуге окружности. С возрастанием величины пластической деформации граница текучести такого металла расширяется и перемещается в направлении предшествующей предварительной пластической деформации, что оправдывает концепцию трансляционно-изотропного упрочнения по крайней.мере в пределах, рассмотренных в главе I, величин пластических деформаций и путей нагружения. Необходимо выяснить, остается ли эта концепция справедливой независимо от характера напряженного состояния, и найти параметры, определяющие как размеры последующих границ текучести, так и координаты их центра. С этой целью в лаборатории было предпринято систематическое изучение эффекта Баушингера для. различных металлов в зависимости от пути и степени равномерной пластической деформации. Необходимость такого систематического изучения этого эффекта была вызвана тем, что известные в литературе работы по исследованию эффекта Баушингера (см., например, [70—80], [103]) охватывают отдельные значения одномерной пластической деформации металлов, чаще всего после различных видов термообработки, вызывающих структурные изменения и неопределенные макронапряжения, которые обусловливают неопределенность пути нагружения. Например, в работе [75] приводятся результаты исследования эффекта Баушингера при пластической деформации растяжения (сжатия) 0,2% для рада металлов, подвергнутых различным видам термообработки. Данные этой работы показывают, что эффект Баушингера зависит от вида термообработки. В работе [77] приводятся (табл. 6, 7 результаты исследования этого эффекта для стали при трех (четырех) значениях пластической деформации растяжения (сжатия) и промежуточного суточного естественного старения, причем эти ре- [c.38]

При рассмотрении статической прочности внимание в основном должно быть сосредоточено на первой стадии разрушения — стадии упруго-пластической деформации металла и перехода к зарождению трещины. Распространение трещины обычно сопровождается динамическими эффектами и рассмотрено в главе XI. [c.200]

В данной главе рассматриваются хрупкое, вязкое и усталостное разрушения поликристаллического материала при кратковременном статическом и малоцикловом нагружениях. Разрушение поликристаллического металла при кратковременном статическом нагружении (т. е. при скорости деформирования I с ) является в большинстве случаев внутризеренным и в зависимости от температуры и характера НДС хрупким или вязким. Феноменологически первый тип разрушения сопровождается низкими затратами энергии в отличие от второго, для которого характерны значительные пластические деформации и, как следствие, высокая энергоемкость. Разрушение конструкционных материалов при малоцикловом нагружении также в основном связано с накоплением внутризеренных повреждений и развитием разрушения по телу зерна. Общим для рассматриваемых типов разрушений является также слабая чувствительность параметров, контролирующих предельное состояние материала, к скорости деформирования и температуре. Указанные общие особенности хрупкого, вязкого и усталостного разрушений послужили основанием для их анализа в одной главе. [c.50]

В третьей главе приведен обзор по деформационному упрочнению поликристал-лических ОЦК-металлов. Логическим центром данной главы и, может быть, всей книги является раздел о структурном обосновании перестройки кривых нагружения в координатах 5 — V"е (истинное напряжение— истинная деформация в степени 0,5), которая представляет эффективный метод исследования закономерностей деформационного упрочнения в зависимости от самых различных внутренних и внешних факторов. Именно данный метод позволил связать воедино все этапы пластической деформации, выстроив в одну цепочку предел упругости, критические деформации начала и конца образования ячеистой дислокационной структуры, ее начальный размер и закон дальнейшего изменения. В конечном счете, даже условие перехода к разрушению (пластическому) также определяется коэффициентом деформационного упрочнения. [c.4]

С учетом рекомендаций читательской конференции, проведенной по справочнику в 1979 г. на металлургическом заводе Электросталь , в содержание вводных глав включены материалы по физическим моделям горячего течения металлов, вопросы исследования предельной пластичности и влияния законов развития деформации на прочностные и пластические свойства металлов. [c.4]

Итак, сопоставление и анализ расчетных данных, полученных по соотношению (2.9), с результатами экспериментов по определению деформационного упрочнения металлов позволяют утверждать, что все расчеты и логические построения, выполненные в предыдущей главе, были направлены на доказательство, как выяснилось, довольно простого и во многом очевидного, но крайне важного положения деформационное упрочнение является мерой удаления системы от равновесного состояния во время пластической деформации, численно характеризует сформированные при этом структуры, с его помощью можно рассчитать изменение энтропии системы. [c.50]

Будем исходить из предположения, что связь между знаком деформирующего напряжения и деформации неразрывна, т.е, вытяжка металла, например, при прокатке обусловлена результирующими растягивающими напряжениями Оз. В главе 2 мы указывали, что при анализе процессов пластической деформации и разрушения положительными считаем растягивающие напряжения, т. е. при прокатке аз>0, а1<0. В этом случае условие пластичности может быть записано в виде [c.232]

Механические испытания монокристаллов. Механизм пластической деформации был подробно изучен на крупных кристаллических зернах металла и других неорганических и органических веществ, полученных отдельно и называемых монокристаллами, или одиночными кристаллами. Как уже указывалось в главе I, такой монокристалл имеет правильную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы, или, точнее, положительно заряженные ионы, а пространство заполнено электронным газом. [c.53]

Хорошо известно, что, вообще говоря, в пластической области не существует однозначных зависимостей напряжений от деформаций. Деформации зависят не только от напряжений в конечном состоянии, но и от предыстории нагружения. Следовательно, связи напряжений с деформациями, которые использовались в теории упругости, в теории пластичности заменяются соотношениями между приращениями деформаций и напряжений. Это направление теории пластичности называется теорией приращений деформации или теорией пластического течения [1—6]. Было установлено, что деформационная теория пластичности, изложенная в предыдущей главе и представляющая собой частный случай теории пластического течения, непригодна для полного описания пластического поведения металлов. [c.324]

Процесс пластического деформирования тела во времени называется пластическим течением. В процессах обработки давлением, следовательно, происходит пластическое течение металла. Рассмотренные в главе III траектории деформаций изображают однородные пластические течения. [c.192]

Изучению этой проблемы посвящены первые две главы настоящей работы. Невозможно заранее предположить, что металлы с различной структурой и разной технологией их производства будут иметь одну и ту же форму последующих поверхностей текучести. Поэтому в первой главе дается исследование влияния пластической деформации на форму границы текучести мало- и среднеуглеродистой стали, где устанавливается, что в пределах рассматриваемых равномерных пластических деформаций при принятых допуске и точности измерений фронтальная часть границы текучести начально изотропной стали при лучевых путях нагружения не имеет угловых точек, ее форма не зависит от пути Нагружения, практически остается дугою окружности, расширяясь и перемещаясь в направлении нагружения. Расширение или сужение (гл. II), а также перемещение границы текучести обусловлены историей нагружения (деформации), в частности эффектом Баушингера. [c.5]

Поэтому во второй главе вводится общее инвариантное определение эффекта Баушингера и его оценки и приводятся результаты систематического изучения этого эффекта для различных металлов в зависимости рт пути и степени равномерной пластической деформации [26]. Выясняется, что для металла этот эф- [c.5]

Уравнения (47) и (48) предполагают неизменность формы. поверхности текучести в процессе пластической деформации, а ее положение и размеры зависят от второго и третьего инва- риантов девиатора напряжений. Но, как показывают результат ты опытов 5 главы I, процесс пластической деформации может привести и к изменению формы, границы текучести начально изотропного металла (рис. 18). Для более подробного выяснения этого факта были проведены дополнительные опыты результаты которых приводятся ниже [31] [c.73]

Из всех возможных механизмов пластической деформации металлических материалов в дальнейшем будут рассмотрены только механизмы, которые реализуются в области более высоких гомологических температур и низких нормированных напряжений. При этом целесообразно рассмотреть по отдельности однофазные металлические материалы (чистые металлы и твердые растворы) и многофазные (дисперсионно и дисперсно упрочненные) системы. Для каждой из этих групп металлических материалов прежде всего приведем основные уравнения, на базе которых строится деформационная карта, даже если они уже приводились в предыдущих главах (иногда в несколько иной форме). [c.199]

В случае хрупкого разрущения металлов исходят из того, что трещины, как показано в 2 настоящей главы, зарождаются в результате пластической деформации. При этом возможны все описанные выше схемы зарождения. [c.86]

Примеси в технических металлах и малые количества легирующих элементов, входящих в твердый раствор, оказывают влияние на вид кривых растяжения в основном через образование примесных атмосфер на дислокациях. Влияние это проявляется, как правило, на начальных этапах пластической деформации и подробно рассматривается при анализе предела текучести в 4 настоящей главы. [c.131]

Рассчитанный показатель напряженного состояния (6.43) или (6.44) позволяет сделать оценку возможности гидроэкструзии хрупкого металла. Как было отмечено в главе 2, для каждого металла существует некоторое свое критическое напряженное состояние ((т/Т)кр1, при котором происходит переход из пластического в хрупкое состояние, и наоборот. Критический показатель напряженного состояния для некоторых металлов получился следующим 2п — (—0,4) Ве — (+0,5) У — (—0,86)(—0,20). Пластическая деформация без разрушения того или иного металла возможна, если показатель а/Т, вычисленный по формулам (6.43) или (6.44), будет в любой точке очага деформации меньше (а/Т)кр1. Расчеты показали, [c.221]

Механические свойства электролитических осадков оценивают обычно такими свойствами, как микротвердость, хрупкость (разрущение металла без заметной упруго-пластической деформации) и внутренние напряжения, которые и будут рассмотрены в настоящей главе. [c.275]

В настоящей главе на основании анализа оригинальных экспериментальных данных, проведенного с учетом существующих в современной физике твердого тела представлений о механизмах пластической деформации и массопереноса, сделана попытка объяснить особенности этих процессов в поверхностных слоях металлов при граничном [c.141]

Таким образом, с помощью данных, приведенных в настоящей главе, можно описать формирование ЛКС при деформации поверхностных слоев металла в условиях граничного трения следующим образом. В процессе приработки и перехода системы трения к установившемуся режиму работы последовательно изменяется характер пластической деформации приповерхностных слоев металлов, что связано с упрочнением материалов и локализацией деформации по глубине и площади контактной зоны и сопровождается увеличением удельных нагрузок в пятнах контакта, возрастанием относительной скорости деформации сдвига уменьшающихся микрообъемов металла, увеличением возникающих в них максимальных температур и появлением, при некоторой критической скорости скольжения, ударных нагрузок в пятне контакта. [c.165]

На развитие при постоянной нагрузке пластических деформаций в слоях текучести оказывают влияние еще два обстоятельства, до сих пор не учитываемые 1) упрочнение металла в сочетании с 2) одновременным уменьшением площади поперечного сечения. Тыловой конец продвигающейся рабочей зоны имеет меньший размер поперечного сечения и более высокое значение среднего напряжения, чем ее фронтальная часть. Эту зону в стадии ее полного развития можно хорошо видеть па плоских образцах, подвергнутых частично пластическим деформациям. Условия в указанной зоне напоминают условия, имеющие место в выступах шейки волокна найлона (см. п. 2 настоящей главы), хотя распределение напряжений в рабочей зоне стального образца не может [c.350]

Как было указано в вводных гл. I и II, при изучении пластических деформаций пластичных металлов, горных пород, а также некоторых пластмасс в практических целях часто оказывается полезным принимать возможно более простые предположения относительно механических свойств этих материалов. Ставя своей целью разработку методов анализа напряженно-деформированного состояния реальных, используемых техникой материалов, мы строим в последующих главах теории деформирования небольшого числа типовых материалов, приписывая им определенные идеальные свойства. [c.431]

Деформационные свойства углеродистых сталей суш.ественно зависят как от температуры, так и от вида напряженного состояния. Так, если пр температуре —180° С в условиях одноосного растяжения среднеуглеродистая сталь (С — 37 %) разрушалась при заметной пластической деформации (около 0,4%), то при той же температуре в условиях двухосного растяжения разрушение стали происходило квазихрупко. Следовательно, наложение второй растяги-вающ ей компоненты напряжений приводит к заметному уменьшению деформационной способности углеродистой стали при сравнительно высоких температурах величина максимальной деформации при двухосном растяжении составляет приблизительно половину соответствующ ей деформации при одноосном растяжении. При очень низких температурах наличие второй растяги-ваюш ей компоненты может привести к хрупкому разрушению металла (этот вопрос более подробно рассмотрен в следующей главе). [c.314]

Расширено изложение и выделены в особые главы вопросы пластической деформации, рекристаллизации и прочности металлов в конце главы ЧИ приведен новый метод поверхностного упрочнения деталей машин путем дробеструйного наклепа. [c.5]

В главе I мы рассмотрели закономерности формирования структур при пластической деформации металлов и показали, что при некоторой плотности дислокаций и при некотором значении степени деформации е в металле возможно образование новых границ типа межзе-ренных, но имеющих деформационное происхождение (см. рис. 1.4, 1.5). Образование новой границы фактически определяет переход в новое структурное состояние, а сама граница деформационного происхождения является новым структурным элементом. Появление границы связано с преобразованием упругой энергии, накопленной в металле во время пластической деформации за счет генерации дефектов кристаллического строения, в поверхностную энергию новой границы. [c.69]

В следующей главе мы рассмотрим более подробно механизм пластической деформации металлов. Основной факт здесь состоит в том, что пластическая деформация каждого кристаллического зерна является сдвиговой, слои атомов скользят один относительно другого. Однако в реальном поликристаллическом металле кристаллические зерна расположены беспорядочно и переход от свойств единичного кристалла к свойствам поликристаллического металла затруднителен. Можно сказать только, что переход металла в пластическое состояние означает, чтр пластические сдвиги происходят во всех зернах или в подавляю1Дем их большинстве. Представим себе теперь, что на то напряженное состояние, которое существует в теле, накладывается всестороннее растяжение или сжатие. Осуществить на опыте всестороннее растяжение, а тем более наложить его на заданное напряженное состояние оказывается невозможным всестороннее сжатие, наоборот, реализуется довольно просто, для этого нужно нагружать образец в среде жидкости под высоким давлением. При этом все три главных напряжения изменяются на одну и ту же величину. Наибольшие касательные напряжения равны полуразностям главных напряжений, поэтому они не меняются от наложения всестороннего растяжения или сжатия, касательное напряжение на любой площадке также остается неизменным. А так как сдвиговая деформация определяется касательными напряжениями, то естественно ожидать, что условие пластичиости не зависит от добавления к тензору напряжений гидростатической составляющей. Это предположение хорошо подтверждается опытами (Карман, Бекер, Бриджмен и другие). При обсуждении этих и подобных им опытов необходимо иметь в виду, что пластическая деформация происходит путем сдвига, но разрушение может происходить путем отрыва. Поэтому обычное деление материалов на хрупкие и пластические оказывается условным. Так, Карйан и Бекер производили опыты над мрамором и песчаником. При обычных условиях испытания мрамор и песчаник хрупки, обладая низким сопротивлением отрыву, они разрушаются, не успев проявить [c.93]

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]

Простейший анализ, выполненный нами, показывает, что из двух возможных схем образования вакансий значительно более правдоподобной является схема 2 (см. рис.3.1), которая свидетельствует об энергетической невыгодности процесса. Интересно, что и обратный процесс заполнения вакансии оказывается так же невыгоден, как и образование вакансии А1Уу<0, Аг<0, Аа = -д/ Ws/дv<0. Подобный обратимый энергетический барьер существует и для других процессов разделения - восстановления, например, для разрушения и соединения металлов при пластической деформации. В предыдущей главе мы его назвали принципом сохранения созданного . [c.99]

В данной главе показано развитие испытаний на вязкость разрушения, предложенных на основе оригинального анализа Гриффитса. Нестабильный рост трещины происходит тогда, когда величина высвобождаемой энергии деформации (при фиксиро ванной деформации) или потенциальной энергии (при постоянной нагрузке) превышает критическое значение, равное поверхностной энергии для идеально упругого тела. На практике обычные металлы разрушаются квазихрупко , и критические значения вязкости в данном случае включают работу пластической деформации материала вокруг вершины трещины, предшествующей нестабильному состоянию. Постоянство значений вязкости разрушения образцов различной геометрии при различных температурах и скоростях нагружения может быть установлено только экспериментальным путем при полном понимании факторов, контролирующих степень пластического течения перед наступлением нестабильности. В следующей главе описано развитие экспериментальных методов оценки вязкости разрушения, а в гл. VII и VIII обсуждены микромеханизмы распространения трещины, чтобы показать, каким образом их можно иногда использовать для предсказания наступления момента нестабильного разрушения. [c.107]

В этой главе рассмотрены способы и режимы, в которых тем или иным образом используется операция деформирования, в частности режимы термомеханической обработки, включающие термоциклическое воздействие вместо таких стандартных операций ТО, как закалка, искусственное старение и др. Кроме того, представлены режимы, в которых в полуцикле охлаждения предусмотрена пластическая деформация. Эти перечисленные способы объединены общим названием — механико-термо-циклическая обработка (МТЦО). Операции термоциклирования могут быть положены в основу технологического упрочнения металлов в процессах обработки металлов давлением (ОМД) непосредственно на агрегатах омд. [c.161]

Энергия дефекта упаковки при легировании чаще всего снижается. На примере благородных металлов первой группы с г. ц. к. решеткой показано, что величина этой энергии уменьшается тем сильнее, чем больше разница в валентностях матрицы и растворенного элемента. При значительных концентрациях последнего энергия дефекта упаковки может стать на порядок 1меньше,чем у метал-ла-основы в результате чего поперечное скольжение дислокаций сильно затруднится. Естественно, что это вызовет заметные изменения картины пластической деформации скольжением (см. 2 этой главы). [c.69]

При подготовке монографии мы стремились сделать ее полезной как для специалистов, так и для заинтересованных представителей смежных профессий и студентов. Для полноты представления материала в первых двух главах кратко изложены сведения из механики сплошных сред в объеме, необходимом для обсуждения экспериментов, и обзор современных экспериментальных методов. В третьей и четвертой главах обсуждаются результаты экспериментальных исследований вязкоупруго-пластической деформации материалов различных классов в ударных волнах и расчетные модели неупругого деформирования. Сопротивление разрушению конденсированных сред в субмикросекундном диапазоне длительностей нагрузки изучается путем анализа откольных явлений при отражении импульса ударного сжатия от поверхности тела. Механизм и динамика откольного разрушения в конструкционных металлах и сплавах, пластичных и хрупких монокристаллах, керамиках и горных породах, стеклах, полимерах, эластомерах и жидкостях обсуждаются в пятой главе. В шестой главе представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Некоторые вопросы взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом, что является одним из новых приложений физики ударных волн, обсуждаются в гл.7. Восьмая глава представляет собой обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных вол- [c.7]

В настоящей главе на основании анализа собственных и некоторых литературных данных предложен общий подход к проблеме структурообразования и структурных переходов в металлах при пх пластической деформации. Естественно, этот материал не претендует на полноту и завершенность — общая теория структурообразования и структурных переходов еще только начала развиваться. Однако необходимость т чэго подхода очевидна, так как возможность прогнозирования структ рных переходов позволяет контролировать практически все свойства деформируемых материалов. [c.59]

Тела с кристаллической структурой также обладают способностью пластически деформироваться при температурах, лежащих значительно ниже точки их плавления. Ряд примеров был указан в предыдущей главе. Среди поликристаллических материалов важнейшее место занимают пластичные (ковкие) металлы благодаря их способности подвергаться пластическим деформациям под действием усилий достаточной величины и при низких температурах. Лабораторные испытания, произведенные с постепенным увеличением силы в течение непродолжительного времени, показали, что значительные пластические деформации можно получить и в других кристаллических материалах, как, например, в хрупких горных породах (мрамор, песчаник). Чтобы этого достигнуть, требуются, однако, большие сячимающие усилия, причем нагружение следует производить так, чтобы образец работал в условиях сложного напряженного состояния. [c.22]

В предыдущей главе рассматривалось осесимметричное течение в иолом цилиндре (или трубе) в предположении, что на пределе текучести напряжения не зависят от величины пластической деформации. В случае идеально пластичного вещества, как мы видели, при этом оказывается возможным получить точные решения в конечном виде. Распространим теперь теорию на болеа-общий случай, когда (как это имеет место при упрочнении пластичных металлов) напряжения в материале увеличиваются с ростом плаЛической деформации согласно некоторому закону, устанавливаемому эмпирически или находимому аналитически в виде некоторой функции. [c.505]

В связи с определением выражений для механической работы, упругой или пластической, во второй главе проводится подробный анализ общих состояний деформации конечной величины. При рассмотрении влияния скоростей пластических деформаций на протяжении всей книги большое внимание уделяется исследованию применимости фундаментального закона гиперболического синуса для скоростей, охватывающего большой интервал относительного изменения скоростей деформаций пластических сред (от I до 10 ) и область изменения гомологической температуры от абсолютного нуля до точки плавления. Этот закон, открытый Прандтлем в Геттингене еще в 1913 г., был блестяще подтвержден обширной серией экспериментальных исследований, выполненных бывшими сотрудниками автора Дэвисом и Менджойном в Вестингаузовских исследовательских лабораториях в Питтсбурге (Пенсильвания) эксперименты проводились на различных металлах, испытывавшихся при одноосном и двухосном напряженных состояниях в широком диапазоне скоростей и температур. По-видимому, некоторые из этих интересных исследований не привлекли того внимания специалистов, которого они безусловно заслуживают. Вероятно, то же можно сказать и о классической теории Мора равновесия идеально сыпучего весомого материала, предложенной более полувека тому назад. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...