Физическая природа деформации металлов

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ [c.167]

Настоящая глава посвящена механическим свойствам материалов, определяемым в эксперименте. Кроме того, обсуждаются некоторые явления, происходящие в материалах в связи с деформированием их и появлением в них напряжений. Для одной из основных групп материалов — металлов —даны в минимальном объеме сведения о физической природе деформаций и механизма разрушения, отражающие дискретность строения материи. Значительное внимание уделено влиянию различных факторов на механические свойства материалов и различным видам испытаний материалов. Описаны некоторые особенности групп и отдельных материалов. [c.223]

В связи с этим изучение пластических деформаций при различных условиях трения представляет большой интерес для выяснения механизма и физической природы трения металлов. [c.70]

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Мешков 10. Я. Связь предела текучести с образованием трещин при пластической деформации стали.— В кн. Физическая природа пластических деформаций и разрушение металлов. Киев Наук, думка, 1969, вып. 21. [c.167]

Физическая природа предела ползучести и предела длительной прочности неодинакова. Предел ползучести характеризует сопротивление металла малой пластической деформации при повышенной температуре, а предел длительной прочности — сопротивление металла разрушению в условиях ползучести. Тем не менее в зависимости от обстоятельств каждая из этих характеристик может фигурировать в расчетах на прочность в условиях ползучести, тем более, что для каждого материала между этими характеристиками имеется определенная взаимосвязь. [c.168]

Хладноломкость как явление перехода деформируемого металла из вязкого состояния в хрупкое известна давно. Однако физическая природа ее все еще остается недостаточно понятной. Вязкохрупкий переход, проявляющийся в потере деформируемым сплавом устойчивости к продолжению пластической деформации при снижении температуры (или повышении скорости), получивший название хладноломкости, характеризуется резкой зависимостью энергии деформации от температуры в определенном ее интервале. Для стали с повышением содержания углерода снижается уровень ударной вязкости и повышается критическая температура хрупкости. Однако с увеличением температурного интервала вязкохрупкого перехода (с повышением содержания углерода) резкий спад ударной вязкости при понижении температуры сменяется на "размытый" вязкохрупкий переход [303]. Размытый характер вязкохрупкого перехода затруднил определение истинной критической температуры хрупкости при использовании температурной зависимости ударной вязкости. Поэтому к настоящему времени разработано большое количество разнообразных методов выявления температурного интервала вязкохрупкого перехода. [c.181]

Общие понятия. Классические теории предельных состояний (критерии прочности) для изотропных тел формулируются по-разному в зависимости от физической природы опасного состояния. При этом хрупкое разрущение связывается обычно с величиной нормальных напряжений или линейных деформаций. В теориях пластичности рассматриваются в первую очередь касательные напряжения (максимальные, октаэдрические или осред-ненные). Для металлов последнее обстоятельство оправдано сдвиговым характером пластической деформации, экспериментально обнаруженным, например, при растяжении образцов изотропной малоуглеродистой стали. [c.138]

Физическая природа пластической деформации и разрушения металлов. [Сборник статей]. Киев, Наукова думка , 1969, 134 с. [c.253]

Характерным также является жесткость пресса, простота наладки штампа, надежность и простота ограничения хода ползуна в зависимости от заданных значений допустимых сил и высотных размеров пресс-остатка перемычки и т. п.). В ряде случаев необходимость снижения скоростей деформирования вызвана физической природой металла и технологическими особенностями процесса. При определенных условиях, зависящих от физической природы металла, активных и реактивных сил трения и соотношения поперечных размеров и толщины перемычки, процесс пластической деформации при холодном выдавливании прекращается, и наступает срез. Наибольшую опасность это яв- [c.18]

При обработке металла давлением изменяется не только форма заготовки, но и происходит сложный физический процесс, влияющий на структуру металла, а следовательно, на его механические и физические свойства. Пластическая деформация металла происходит за счет внутрикристаллитных (внутризеренных) и межкристал-литных (межзеренных) сдвигов (рис. 105). Чем больше образуется сдвигов, т. е. чем больше пластическая деформация, тем больше упрочнение (наклеп) и тем большее усилие потребуется для дальнейшего деформирования металла. Пластическая деформация зависит от природы металла, температуры, скорости и степени деформации, поэтому различают горячую, неполную горячую и холодную обработку давлением. [c.197]

Контакту и адгезии поверхностей металла в условиях нормального сжатия, особенностям контакта скользящих поверхностей, обусловливающим площадь приложения и величину сил, которые вызывают деформацию приповерхностных объемов металла и сопутствующие этому явления, посвящено большое количество работ. В то же время систематические комплексные исследования особенностей самой пластической деформации материалов при трении, как и изучение сопровождающих ее процессов массопереноса и формирования так называемых вторичных структур, не получили достаточного развития. Наиболее мало изучена физическая природа вторичных структур, несмотря на их определяющую роль в поведении трибосистемы в целом. [c.141]

Гуль Ю. П,, К а р н а у X А, И, Физическая природа пластической деформации и разрушения металлов (республиканский межведомственный сборник), серия Металлофизика . Киев, изд-во Наукова думка , 1971, вып, 38, с. 87, [c.309]

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ [c.34]

Сторонники этого объяснения, отрицая необходимость преодоления для схватывания энергетического порога, считают, что все металлы и сплавы обладают одинаковой способностью к схватыванию, кажущаяся же разница является следствием наличия поверхностных пленок. Чем больше относительная твердость пленки, тем легче она разрушается и тем легче в контакт вступают чистые поверхности металла, и в результате соединение происходит при меньшей деформации. Физическая природа самого металла или сплава в этом объяснении совер шенно не учитывается. [c.182]

Физическая природа возникновения АЭ в материале при его пластическом деформировании и разрушении, очевидно, связана с микропроцессами необратимого деформирования и разрушения материалов. Приложенная нагрузка приводит к возникновению в материале конструкции полей напряжений и деформаций, за счет энергии которых зарождаются и развиваются дефекты, приводящие в конечном итоге к разупрочнению материала. Зарождение, перемещение, рост дефек1 ов, а также их исчезновение сопровождаются изменением напря-женно-деформированного состояния и перестроением микроструктуры материала. При этом в материале перераспределяется внутренняя энергия, что приводит к возникновению АЭ. В металлах возникновение АЭ связано с образованием и движение дислокаций, зарождением и развитием трещин, с фазе- [c.255]

Рассмотренные до сих нор теории пластичности основывались на гипотезах формального характера реальная структура поли-кристаллического материала и хорошо известная картина пластического деформирования кристаллических зерен при этом совершенно не принимались во внимание. Такой подход имеет свои преимуп] ества и недостатки. С одной стороны, обилие законы пластичности, сформулированные для нроизвольного тела безотносительно к его физической природе, позволяют охватить единообразным способом широкий круг явлений — пластичность металлов, предельное равновесие грунтов, хрупкое разрушение горных пород и бетона и так далее. Такая общность чрезвычайно подкупает действительно, экспериментатор с удивлением обнаруживает, что макроскопическое поведение тел самой разнообразной физической природы оказывается поразительным образом сходным. Оказывается, что это поведение егце более поразительным образом может быть приблизительно хорошо описано при помощи уравнений, полученных из некоторых априорных гипотез достаточно формального характера. Но при более детальном изучении опытных данных оказывается, что при внешнем глобальном сходстве обнаруживаются и различия в поведении разных материалов. Эти различия связаны с тем, что микромеханизмы не только неунругой, но даже упругой деформации не одинаковы. Поэтому естественно стремление к тому, чтобы положить в основу теории пластичности некоторые физические представления о протекании пластической деформации. Нужно признать, что мы еш е далеки от возможности построения макроскопической теории, основанной на анализе и описании процессов, происходящих на микроуровне. Теория скольжения Батдорфа и Будянского, которая будет схематически изложена ниже, отнюдь не может быть названа физической теорией. Однако положенные в ее основу гипотезы в определенной мере отражают процессы, происходящие внутри отдельных кристаллических зерен, хотя и не воспроизводят их точным и полным образом. Пластическая деформация единичного кристалла происходит за счет сдвига в определенной кристаллографической плоскости в определенном нанравлении. Совокупность плоскости скольжения и направления скольжения в этой плоскости называется системой скольжения. Система скольжения задается парой ортогональных еди- [c.558]

Изложены современные представления о дислокационной структуре металлов и сплавов и об элементарных процессах их пластической деформации. Рассмотрены типы дислокаций в сверхструктурах. Приведена феноменологическая схема описания пластической деформации с учетом нескольких типов дислокационных превращений. Исследована физическая природа явления термического упрочнения упорядоченных сплавов. Описан эффект доменнограничного упрочнения в слоистых сверхструктурах. [c.51]

В вопросе о физической природе предела текучести в настоящее время отдается предпочтение динамической теории, суть которой кратко сводится к тому, что все особенности начального этапа пластической деформации определяются взаимодействием двух факторов исходной плотностью подвижных дислокаций и зависимостью скорости дислокаций от напряжения. Однако для интересующего нас случая ОЦК-ме-таллов, да и для некоторых ГПУ-металлов, нельзя забывать о механизме Коттрелла [4, 52, 53], который исторически был предложен рань-ще динамической теории. [c.37]

Реакция материала на импульсную нагрузку определяется конкретной физической природой материала и реальным процессом нагружения (законом изменения напряжений или деформаций во времени). Для большинства конструкционных материалов имеется широкий круг режимов нагружения (для металлов — упругое или упруго-пластическое деформирование в определенных пределах по деформации), не вызывающих нарушения сплошносги материала, что допускает использование методов механики сплошной среды. Достижение критических условий нагружения сопровождается развитием процессов разрушения (зарождением микротрещин и их интенсивным развитием), ведущих к нарушению сплошности. Изучение таких процессов требует применения специфических методов экспериментальных исследований и анализа результатов. Следовательно, реакция материала на действие импульсной нагрузки может [c.9]

В металлах структурное состояние определяется размерами зерен, блоков и других параметров микроструктуры и плотностью дефектов кристаллической решетки — линейных, точечных и т. д. При высокоскоростной деформации, контролируемой динамикой дислокаций, структурное состояние материала достаточно полно может быть охарактеризовано плотностью дислокаций и концентрацией дефектов различной физической природы на пути их движения. Обычно принимается, что с ростом пластической деформации возрастает плотность дислокаций,, изменяясь от начальной плотности Z-o до величины L — Lof en). Функция размножения чаще всего аппроксимируется линейной или степенной зависимостью (для области малых степеней деформации) /(е ) = 1где aj и xi — постоянные, характеризующие материал. [c.41]

Основы термоактивационного анализа. Для идентификации механизмов, контролирую1Цих скорость деформации и температурную зависимость предела текучести металлов, широко используют метод термоактивационного анализа [43, 46—49]. С его помощью можно определять высоту преодолеваемого барьера и силовой закон взаимодействия с дислокацией, вскрывая тем самым физическую природу препятствий. В основу описания процессов термоактивационного [c.79]

С целью выяснить физическую природу описанных эффектов рассмотрим некоторые особенности деформации молибдена (01ДК) в условиях монотонного и знакопеременного растяжения в сравне-НИН с ГЦК-металлами, например Ni. На рис. 102 обращает на себя внимание различный характер зависимости неупругой деформации от числа циклов нагружения для Ni и Мо. В Ni, как и в других металлах с ГЦК кристаллической решеткой, при напряжениях, соответствующих появлению петли гистерезиса при циклическом нагружении, максимальная величина неупругой деформа- [c.128]

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]

Хотя условная диаграмма растяжения, получаемая непосредственно на испытательных машинах, имеет большое практическое значение, она все же не может полностью обеспечить надлежащего истолкования физической природы процессов деформации металлов и металлических сплавов. Поэтому при обработке результатов механических испытаний в исследовательских работах начинаютприменять так называемую истинную диаграмму растяжения, изображенную пунктирной кривой (фиг. 89). На ее горизонтальной оси откладываются изменения величины абсолютного удлинения Л/, а на вертикальной — 5 истинные напряжения. Истинное, или эффективное напряжение определяется как отношение нагрузки не к исходно площади поперечного сечения образца, а к площади, изменяющейся [c.140]

При рассмотрении зависимости релаксационной стойкости сплавов от режимов термической обработки возникает вопрос о наиболее достоверных схемах, объясняющих мехаииэм перехода упругой деформации в необратимую. Здесь необходимо подчеркнуть, что имеется крайне малое количество работ, посвященных экспериментальному исследованию физической природы релаксации напряжений в металлах. Несмотря на убедительность ряда теоретических представлений, пока еще немного экспериментальных доказательств реальности того ил и иного процесса, вызывающего релаксацию напряжений. [c.15]

Коэффициент внешнего трения между прокатываемым металлом и поверхностью валков, оказываюший большое влияние на сопротивление металла деформации при прокатке, зависит от физической природы металла, температуры прокатки, смазки, материала и качества поверхности валков, скорости прокатки. Коэффициент трения может изменяться от пропуска к пропуску. [c.228]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...