книги / Структура и прочность конструкционных материалов

В ряде случаев полосы скольжения в отдельных участках зерен располагаются на определенном расстоянии друг от друга и составляющем до 3-5 мкм. Однако в пределах зе­ рен, как правило, деформация протекает неравномерно, поэтому следы скольжения по телу зерен имеют различную плотность расположения.

Так как образование линий скольжения приводит к упрочнению в них материала, повторное скольжение по об­ разовавшимся во время испытания следам не наблюдается. Лишь в некоторых случаях в непосредственной близости с ранее возникшими линиями скольжения обнаруживаются но­ вые.

При амплитуде нагружения ±140 МПа (ниже предел уста­ лости о.1 = 160 МПа) в процессе испытания при температу­ рах 150-250°С, когда наблюдается повышение долговечности технического железа вследствие интенсивного деформацион­ ного старения на базе 107 циклов, образцы не разруша­ лись. Однако в этом случае наблюдалась пластическая де­ формация в приграничных участках зерен с появлением по­ лос скольжения.

На рис. 2.9а, б показаны микрофотографии, снятые с поверхности образцов, прошедших испытание при 200°С. Возникшие полосы скольжения у границ отдельных зерен, расположенных в зоне надреза образца, с увеличением ко­ личества циклов нагружения стабилизируются и большей частью не распространяются по телу зерен. Лишь в наибо­ лее напряженных участках образца (возле надреза) полосы скольжения пересекают тело зерна.

Интересные результаты металлографического исследо­ вания получены при испытании образцов железа при темпе­ ратуре 200°С и напряжении ±170 МПа, вызвавших их разру­ шение после 7.106 циклов нагружения. Характерным являет­ ся интенсивное образование полос скольжения в зоне над­ реза (до возникновения трещины) и по фронту распростра­ нения трещины усталости (рис. 2.10,а). Деформация в зернах сосредотачивается, как правило, в отдельных поло­ сах скольжения, имеющих по своей длине различную толщину, как это показано на рис. 2.10,6. Такой характер полос обусловлен, по-видимому, интенсивным протеканием дефор­

мационного старения технического железа при температуре

2000 с.

Отдельные утолщения полос, как можно полагать, свя­ заны со скоплением дислокаций (образующихся и перемеща­ ющихся в процессе испытания) у препятствий и выпадением в их зоне мелкодисперсных частиц примесей. Последние вызывают упрочнение материала по полосе скольжения и дальнейшая деформация протекает в соседней близлежащей зоне. С увеличением количества циклов нагружения проис-

меньшим 45° по отношению к внешнему направлению. Зер­ но Г более благоприятно ориентировано к действующей нагрузке, чем зерно Д, но менее, чем зерна а , Б и В. Поэтому наблюдающиеся в нем полосы скольжения отличают­ ся большей однородностью, чем в зерне Д, но меньшей, чем в зернах А, Б и В.

В случае однородного скольжения, на определенном этапе нагружения образца полосы раскрываются не равно­ мерно, а только в отдельных зонах, либо в участках мак­ симальной деформации, либо в локальных объемах, где ма­ териал оказался ослабленным из-за наличия в нем различ­ ных дефектов. В результате неоднородности протекания деформации в полосах скольжения они приобретают вид своеобразного "пунктира" (рис. 2.13,а). С пониже­ нием температуры испытания деформация по полосам скольжения развивается более равномерно, а при уве­ личении температуры полосы скольжения выявляются в виде отдельных, сравнительно равномерно расположенных друг возле друга точек (рис. 2.13,а). Полосы неоднородного скольжения, напротив, отличаются большей равномерностью деформации, протекающей по отдельной плоскости сколь­ жения, например, в зерне Д на рис. 2.13,а.

Благодаря тому обстоятельству, что зерна А, Б и В (рис. 2.13,6) благоприятно ориентированы к действию внешней нагрузки, в них наблюдается однородное одинарное скольжение. Причем, по всей вероятности, ориентации зе­ рен А и Б близки друг к другу и полосы скольжения легко переходят из одного зерна в другое, лишь незначительно изменяя свое направление. Ориентация зерен В значитель­ но отличается от имеющейся в зернах А и Б; последнее сказывается в том, что полосы скольжения в зерне В до­ ходят только до границы с зернами А и Б и далее не рас­ пространяются .

Как показано на рис. 2.14 (T = 400°С, N = 2,1.10е циклов), в случае малой разориентировки зерен соединение полос скольжения одного зерна с полосами другого проис­ ходит по немногочисленным полосам, разветвляющимся в зернах на многочисленные новые полосы скольжения.

При этом происходит своеобразное приспособление

ДРУГ друга в приграничной зоне, приспосабливаясь•к на­ правлению полос в соседнем зерне. Такой характер обра­ зования полос аккомодации обусловлен, по-видимому, на­ пряженным состоянием микрообъема материала в пригранич­ ной зоне, непрерывно изменяющимся с увеличением количе­ ства циклов нагружения в процессе испытания на усталость.