книги / Физическая природа пластической деформации
..pdfСкольжение через двойниковую границу происходит легче, чем через межзеренную.
Одновременно с этим в зернах увеличивается количество двой ников. Это наблюдается и в образцах, не подвергавшихся декориро ванию. Появляющиеся двойники уже двойников отжига. Они образу ются у стыков двух или трех зерен (рис. 3, а, б), у стыков двойника с двойниковой границей (рис.3,в), от заторможенных межзеренной границей двойников (рис. 3, г). Появляются они в участках концент рации напряжений и имеют, по-видимому, деформационное про исхождение.
Значительные и различные по характеру локальные деформации могут возникать при росте и торможении двойника и при взаимодей ствии двойника с препятствиями (рис. 4, 5). Рис. 4 иллюстрирует появление семейства полос скольжения вокруг ступенчатой кромки заторможенного двойника (а), а также в случае взаимодействия двойника с границей зерна (б) и с неметаллическим включением, расположенным на границе (в). Деформация скольжением происхо дит по серии параллельных плоскостей, в одном зерне или обоих зернах. Группа параллельных полос неодинаковой величины появ ляется и у стыка двух двойников (рис. 5, а). В одном из сталкиваю щихся двойников образуется вторичная двойниковая прослойка (область передвойникования или раздвойникованная область), а в другом — линии скольжения. Кроме того, у основания двойника с вторичной двойниковой прослойкой образуется группа параллель ных полос скольжения, направление которых совпадает с полоса ми, образовавшимися за стыком двойников. Возможность появления вторичных двойниковых прослоек иллюстрируется также рис. 5, б. ,В местах стыка двойников форма прослоек и двойниковых границ существенно искажается (рис. 5, в, г), что связано с местным раздвойникованием или изменением условий роста двойников. Двойни ковые границы в этих участках приобретают ступенчатый характер, на ступеньках одного из направлений и на стыке двойников образу ются дефекты упаковки. Подобные ступенчатые двойниковые гра ницы с дефектами упаковки исследованы электронномикроскопи
чески в [7].
По мере приближения к месту приложения нагрузки увеличивает ся степень деформации и возрастает количество пересекающихся полос скольжения, зерна деформируются более равномерно (см. рис. 1, д). Усиливается деформация у стыков зерен, возрастает число полос скольжения, пересекающих двойниковые и межзеренные гра ницы. При этом они, как правило, изменяют направление. По-преж нему двойниковые границы преодолеваются легче, чем межзеренные.
тые дислокации имеют определенную плоскость скольжения, поэто му полосы скольжения представляют собой прямые линии. Попереч ное скольжение в них осуществляется лишь при очень высоких напряжениях, при этом энергии должно быть достаточно, чтобы сжать две частичные дислокации до невытянутой [1, 8].
Полученные в работе данные о возможности развития пласти ческой деформации двойникованием являются неожиданными. В обычных условиях вызвать деформацию двойникованием в нержавею щих аустенитных сталях не удается, так как критическое напряжение двойникования ГЦК металлов значительно выше критического нап ряжения сдвига. Разрушение в них может наступить раньше, чем двойникование. Возможность механического двойникования в не ржавеющей аустенитной стали и меди обнаружена лишь при очень низких температурах, в условиях высокого гидростатического дав ления и деформации взрывом [7—11 ]. В наших экспериментах меха ническое двойникование становилось возможным, по-видимому, в результате повышенной скорости деформирования. Предваритель ная гомогенизация и укрупнение зерен также благоприятствуют этому, поскольку чем однороднее и крупнее кристаллы, тем легче они двойникуются и тем подвижнее двойниковые границы [9]. Деформация ударом по сравнению с обычной создает более высокую концентрацию напряжений на стыках зерен, у препятствий и на ступенчатых кромках двойников. В некоторых из них может дости гаться необходимый для двойникования уровень. Это подтверждает ся и тем, что вокруг кромки заторможенного двойника в матрице появляется группа полос скольжения (см. рис. 4, а). Появление значительных локальных деформаций при взаимодействии двойника с двойником, с границей зерна и с неметаллическим включением (см. рис. 4, 5) следует связывать с концентрацией напряжений при взаимодействии двойника с препятствиями. Этим можно объяснить случаи появления вторичных двойниковых прослоек при взаимо действии двойников.
Возникающие при механическом воздействии двойники, как
идвойники отжига, препятствуют распространению линий скольжения
иповышают сопротивление деформации. Значительные локальные деформации, появляющиеся на концах заторможенных двойников,
вместах их стыка с препятствиями, также увеличивают упрочнение аустенитных кристаллов при их деформации. Дальнейшее изучение изменений дислокационной структуры в аустенитных сталях помо
жет детально |
исследовать механизм |
пластической |
деформации |
и упрочнения |
в них, а также выявить |
возможность |
двойникова |
ния и раздвойникования и механизм этих процессов. |
|
1.К о т т р е л л А. X. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. Ме таллургиздат, М., 1958.
2.П о п и л о в Л . Я . , З а й ц е в а Л. П. Электротравление и электрополировка
металлографических шлифов. Металлургиздат, М., 1953.
3. Н ь ю к и р к Д. В., В е р н и к Д. X. Прямое наблюдение несовершенств
вкристаллах. Металлургия, М., 1964.
4.J a c q u e t Р. А.— Acta Met., 1954, 2, 752.
5.P i c k e r i n g Н. W.— Acta Met., 1965, 13, 4, 437.
6. |
E s h e 1 b у |
J. D., F r a n c F. C., N a b а г г о F. R. N.— Phil. Mag., 1951, |
|||
|
42, |
351. |
|
|
|
7. |
W h e l a n M. J. et al.— Proc. Roy. Soc., |
1957, A 240, |
1223, 524. |
||
8. |
M а к Л и н |
Д. Механические свойства |
металлов. |
Металлургия, М., 1965. |
9.X и р ш П. — В кн.: Новые электронномикроскопические исследования. Металлургиздат, М., 1961.
10.К л а с с е н - Н е к л ю д о в а М. В. Механическое двойникование кри
сталлов. Изд-во АН СССР, М., 1960. |
|
|
11. D e A n g e l i s R. J.— Trans. ASM, 1964, 57, |
1066. |
|
Днепропетровский металлургический |
Поступила |
в редколлегию |
институт |
15 |
апреля 1965 г. |
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМАЦИИ СТАЛИ МЕТОДОМ ГРАФИТИЗАЦИИ
А. А. Баранов, Ю. В. Зильберг,
М. А. Подвалюк
Реальны е процессы формоизмене ния в металлах характеризуются неравномерностью распределения напряжений и деформаций. Существует ряд экспериментальных методов определения деформированного состояния в пластической области, основанных на исследовании образцов без предваритель ного нарушения сплошности металла или введения в них вспомога тельных тел [1 ]. Это, прежде всего, методы изучения физико-хими ческих свойств (измерение твердости, травимости, исследование фа зовых и структурных изменений и т. д.). Применительно к стали для исследования деформации при горячей обработке давлением можно использовать явление повторной графитизации.
В графитизированной стали высокотемпературным нагревом мож но весь углерод перевести из графита в твердый раствор. Растворение графита сопровождается образованием пор, которые при последую щем субкритическом отжиге будут местами преимущественного вы деления графита [2, 3]. Если горячей деформацией устранить поры, графитизация происходит медленно [2, 3]. Это используется для обнаружения неравномерности пластической деформации.
(рис. 1, б). По мере увеличения степени деформации оно уменьшает
ся (рис. 1, в, г). |
В местах наибольшей деформации возникшие при |
|||||||||
|
|
|
|
растворении графита поры сплющивают |
||||||
|
|
|
|
ся и завариваются. Повторная графити- |
||||||
|
|
|
|
зация в этих участках проходит медлен |
||||||
|
|
|
|
но путем образования |
небольшого |
чис |
||||
|
|
|
|
ла включений |
в |
сохранившихся порах. |
||||
|
|
|
|
Подсчитав число включений на единице |
||||||
|
|
|
|
площади шлифа и получив предвари |
||||||
|
|
|
|
тельно |
на равномерно деформированных |
|||||
|
|
|
|
образцах зависимость е = / (N) (е — сте |
||||||
|
|
|
|
пень деформации; N — число включений), |
||||||
|
|
|
|
можно определить степень деформации в |
||||||
|
|
|
|
различных участках сечения образца. |
||||||
|
|
|
|
С этой целью |
предварительно |
зака |
||||
|
|
|
|
ленные образцы |
(10 X 10 X 15 мм) ста |
|||||
Рис. |
2. Зависимость |
числа |
ли с 0,88% С и |
1,10% Si |
отжигались |
|||||
графитных включений |
и пор |
при 680° С до феррито-графитного состо |
||||||||
(АО от степени предваритель |
яния. |
После |
15 мин |
выдержки |
при |
|||||
ной |
деформации |
(е) |
стали |
|||||||
после 12 ч отжига при 680° С. |
1000° С они |
осаживались |
под копром |
|||||||
|
|
|
|
на 0; |
15; 30; 45 |
и 60% |
и |
графитизиро- |
вались при 680° С в течение 12 ч. Степень деформации определилась по относительному обжатиюе = —^ — • 100 [%], где Я и h —
соответственно начальная и конечная высота образца. Неравномер ность деформации устранялась нанесением на контактные поверх ности стеклосмазки. Для определения зависимости г = f (N) под считывалось число включений в поле зрения микроскопа (0,015 мм2). Использовалось среднее значение из 30 измерений на каждом об разце и рассчитывалось среднее число включений, приходящихся на 1 мм2. Полученная кривая приведена на рис. 2.
Воспользовавшись рис. 2, мы оценили неравномерность дефор мации цилиндра (d — 15 мм, I = 20 мм) из графитизированной стали, осаженного в направлении диаметра на 50% при 1000°С. Рас пределение деформаций в поперечном сечении образца приведено ниже:
|
27 |
39 |
54 |
55 |
55 52 |
52 |
52 |
56 39 |
27 |
|
|
17 |
27 |
40 |
54 |
55 54 |
55 |
55 |
53 27 |
17 |
1 |
2 |
17 |
27 |
39 |
54 |
55 57 |
58 |
57 |
40 27 |
17 |
1 |
2 |
17 |
27 |
39 |
54 |
55 56 |
56 |
56 |
40 27 |
17 |
1 |
|
17 |
27 |
40 |
54 |
54 54 |
54 |
55 |
40 27 |
17 |
1 |
|
27 |
39 |
55 |
55 |
53 52 |
52 |
52 |
52 40 |
27 |
|