Направление - максимальное касательное напряжение
Cтраница 3
Руживались у плоскостей скольжения или вблизи границ зерен 17 ], однако механизм их образования еще не полностью выяснен. Эти пустоты и представляют собой зародыши усталостных трещин. Дальнейшее увеличение зародышей усталостных трещин при переменном по направлению скольжении происходит, как правило, на плоскостях скольжения, направления касательных к которым наиболее близки к направлению максимальных касательных напряжений. Пока трещина распространяется вдоль плоскости скольжения, никаких изменений в процессе ее роста не обнаруживается. Этот процесс обычно называют первой стадией роста трещины. [31]
Различное поведение сталей после старения при прямом и обратном нагружениях связывают с эффектом Баушингера в виду аналогичного характера зависимостей свойств при повторном нагружении от нагрева. Отсутствие упрочнения после деформационного старения в случае равнонаправленной деформации объясняется тем, что плоскости движения дислокации определяются направлением максимальных касательных напряжений. После деформационного старения распределение примесных атомов в основном следует дислокационной структуре, созданной деформацией. При изменении направления максимальных касательных напряжений вступают в действие новые источники дислокаций, движение которых происходит по новым плоскостям, где отсутствуют нарушения в структуре, вносимые деформационным старением. По мнению авторов работы [2], упрочняющий эффект деформационного старения может определяться не только ограниченной подвижностью дислокаций, окруженных примесными атомами, но и тем, что старые, заблокированные, дислокации становятся препятствием для новых дислокаций, движущихся по тем же плоскостям. Новые же дислокации, движущиеся при изменении схемы нагружения по новым плоскостям, таких препятствий не имеют. [32]
 |
Зависимость микротвердости легированной стали ( кривая 1 и поликристаллического железа ( кривая 2 от числа циклов нагружения. [33] |
Торможение усталостной трещины границей зерна также является одной из основных структурных причин образования нераспространяющихся микротрещин. В циклически-деформи-руемых гладких деталях поверхностные микротрещины образуются в зернах с определенно ориентированной по отношению к поверхности решеткой. Развитие трещины на этом первом этапе происходит преимущественно путем сдвига по одной из кристаллографических плоскостей. Основным условием возникновения трещины в этом случае является совпадение направления максимальных касательных напряжений с наиболее слабой по сопротивлению сдвигу кристаллографической плотностью. На втором этапе трещина растет под действием максимальных растягивающих напряжений в направлении, перпендикулярном к ним. [34]
В поликристаллическом металле зерна, а следовательно, и плоскости легкого скольжения имеют различную ориентировку, в структуре всегда присутствуют неметаллические включения, микропоры и другие дефекты. Вследствие влияния соседних зерен деформирование, каждого зерна не может совершаться свободно. Пластическая деформация начинается тогда, когда действующие напряжения превысят предел упругости. Сначала пластическая деформация может происходить лишь в отдельных зернах с благоприятной ориентировкой, у которых плоскости легкого скольжения совпадают с направлением максимальных касательных напряжений. [35]
В поликристаллическом металле зерна, а следовательно, и плоскости легкого скольжения имеют различную ориентировку, в структуре всегда присутствуют неметаллические включения, микропоры и другие дефекты. Вследствие влияния с оседних зерен деформирование каждого зерна не может совершаться свободно. Пластическая деформация начинается тогда, когда действующие напряжения превысят предел упругости. Сначала пластическая деформация может происходить лишь в отдельных зернах с благоприятной ориентировкой, у которых плоскости легкого скольжения совпадают с направлением максимальных касательных напряжений. [36]
Вид диаграмм деформации кристаллических и аморфных металлов и изменения формы образца при растяжении вплоть до разрушения схематично показан на рис. 8.8. В случае кристаллических металлов обычно наблюдается значительное деформационное упрочнение, при этом после достижения предела текучести деформация распространяется за счет одновременного протекания скольжения в различных частях образца. При напряжениях, превышающих предел текучести, пластическая деформация и необходимое для ее протекания напряжение существенно возрастают - происходит упрочнение. После достижения максимума напряжений в образце происходят явления, вызывающие локальное сужение ( образование шейки) и уменьшение напряжения вплоть до разрушения образца. В случае же аморфных металлов, как материалов, не претерпевающих деформационного упрочнения, максимальное напряжение, достигаемое с ростом деформации, равно пределу текучести, после чего происходит скольжение путем перемещения групп атомов в направлении максимального касательного напряжения. Однако, поскольку при скольжении деформационное упрочнение отсутствует, деформация начинается и развивается в одной и той же части образца, а именно в плоскости максимального Касательного напряжения. В этой же плоскости происходит и разрушение. [37]
При большинстве методов деформации, когда деформирование металла определяется действием растягивающих или сжимающих нагрузок, получается принципиально однотипное распределение линий скольжения, изменяемое в поверхностных слоях действием контактных нагрузок. Исключением из этого правила является деформирование растяжением на этапе образования шейки: на участке шейки направление линий скольжения отличается от такового на участках равномерного удлинения. Существенное изменение направления скольжения достигается приложением к деформируемой заготовке крутящего момента. Наложение крутящего момента, например, для перехода от растяжения-сжатия к растяжению-сжатию с крутящим моментом может регламентированно переориентировать направление сдвигов. Принцип сочетания растягивающе-сжимающих нагрузок и крутящего момента наиболее просто позволяет получать различные деформированные состояния металла при объемной деформации, поскольку с изменением схемы напряженного состояния и направления максимального касательного напряжения неизбежно происходит смена плоскостей скольжения, в результате чего создается новый спектр действующих плоскостей скольжения и новое направление ориентированного движения дислокаций. Опыты, проведенные Козном на монокристаллах меди, показывают, что в результате скольжения дислокации имеют тенденцию выстраиваться в направлениях, совпадающих с направлением максимального касательного напряжения. При смене направления деформирования последовательно растяжением и закручиванием образцов отмечается зарождение новых систем скольжения. [38]
При большинстве методов деформации, когда деформирование металла определяется действием растягивающих или сжимающих нагрузок, получается принципиально однотипное распределение линий скольжения, изменяемое в поверхностных слоях действием контактных нагрузок. Исключением из этого правила является деформирование растяжением на этапе образования шейки: на участке шейки направление линий скольжения отличается от такового на участках равномерного удлинения. Существенное изменение направления скольжения достигается приложением к деформируемой заготовке крутящего момента. Наложение крутящего момента, например, для перехода от растяжения-сжатия к растяжению-сжатию с крутящим моментом может регламентированно переориентировать направление сдвигов. Принцип сочетания растягивающе-сжимающих нагрузок и крутящего момента наиболее просто позволяет получать различные деформированные состояния металла при объемной деформации, поскольку с изменением схемы напряженного состояния и направления максимального касательного напряжения неизбежно происходит смена плоскостей скольжения, в результате чего создается новый спектр действующих плоскостей скольжения и новое направление ориентированного движения дислокаций. Опыты, проведенные Козном на монокристаллах меди, показывают, что в результате скольжения дислокации имеют тенденцию выстраиваться в направлениях, совпадающих с направлением максимального касательного напряжения. При смене направления деформирования последовательно растяжением и закручиванием образцов отмечается зарождение новых систем скольжения. [39]
При одноосном растяжении аморфные металлы проявляют все признаки хрупкого разрушения. С ростом напряжения образец почти не удлиняется пластически, а при достижении определенной нагрузки внезапно разрушается. Поскольку в аморфном твердом теле не существует кристаллографических плоскостей, при приложении касательного напряжения к группе атомов, находящейся в аморфном состоянии, скольжения как результата движения дислокаций не происходит. На атомы действуют различные по направлению и величине силы, и поэтому аморфное тело деформируется путем перемещения групп атомов. Если нет сопротивления перемещению групп атомов, то деформация должна происходить непрерывно. Так как явление деформационного упрочнения в аморфных телах отсутствует, то максимальное напряжение, достигаемое с ростом деформации, равно пределу текучести, после чего происходит скольжение путем перемещения групп атомов в направлении максимального касательного напряжения. [40]
Страницы: 1 2 3