Скоростной чувствительности

— — скоростная зависимость 259

До последнего времени фундаментальные исследования процессов структурообразования и разрушения при знакопеременном нагру-жении в основном были проведены на металлах с ГЦК решеткой и сплавах на их основе. Значительно меньше исследований выполнено на металлах с ОЦК решеткой. В то же время благодаря таким особенностям ОЦК металлов, как резкая температурная и скоростная зависимость критического сопротивления сдвигу, ориентационная зависимость предела текучести, следует ожидать значительно более сложной последовательности структурных изменений при знакопеременном нагружении по сравнению с металлами с ГЦК решеткой.

Обнаруженная «обратная» зависимость прочностных свойств от скорости активного растяжения при исследовании основного металла и металла сварного шва представляет особый интерес. Проявление такой зависимости подтверждает принципиальную важность исследования физико-механических свойств материалов в процессе облучения при температурах 0,3—0,4ТПЛ, когда определяющими считаются кратковременные, а не длительные прочностные свойства. Аномальное поведение основного металла при флюенсе 0,5 • 102° нейтр. см~2 и металла сварного шва при флюенсах 0,5 • 102° и 2 • 1020 нейтр. см~2 связано, вероятно, с переходом от дислокационно-субструктурного механизма деформационного упрочнения в необлучаемых образцах к диффузионно-дислокационному механизму в процессе облучения. Последний обусловлен диффузионной релаксацией напряжений в деформируемых материалах и проявляется в виде «обратной» скоростной зависимости физико-механических свойств [4]. Проявлению действия механизма диффузионно-дислокационного упрочнения способствует миграция избыточных точечных дефектов, образующихся при облучении. Необходимым условием диффузионно-дислокационного упрочнения является также постоянство скорости деформирования, обеспечивающее равенство между внутренним сопротивлением деформированию и прилагаемой растущей нагрузкой [4]. Как показано в [5], при этом происходит перераспределение примесей в неоднородном поле внутренних напряжений и их релаксация вследствие направленной (восходящей) диффузии. Такое перераспределение, наряду с процессами микротекучести и диффузионного залечивания очагов разрушения, повышает структурную однородность решетки и лежит в основе программного упрочнения кристаллических тел [4]. Характерно, что «обратная» скоростная зависимость прочностных свойств

Таким образом, исследованные в процессе и после облучения сталь и ее сварные швы обладают высокими прочностными свойствами. Выявленная «обратная» скоростная зависимость прочностных свойств основного металла при флюенсе 0,5 • 102° нейтр. см-2 и сварных швов при флюенсах 0,5 • Ю20 и 2 • 102° нейтр. см—2 свидетельствует о проявлении дислокационно-диффузионного механизма упрочнения при деформировании образцов в процессе облучения при 350 °С.

данным некоторых авторов, например [29], скоростная зависимость

Скоростная зависимость пластичности

спространено объяснение «падающей» зависимостью силы резания от скорости, при-Р ящее к классической модели Ван дер Поля. Однако более глубокий анализ и спе-дольные экспериментальные исследования показывают, что скоростная зависимость силы резания определяется образованием иа резце нароста (в некотором диапазоне)

Рис. 93. Скоростная зависимость коэффициента трения при холодной прокатке с технологическими смазками [137]:

Рис. 2.30. Температурно-скоростная зависимость между J-интегралом и

80. Саидов Г.И. Температурно-скоростная зависимость трещиностойкости сталей низкой и средней прочности // Завод, лаб. — 1987. — № 7. — С. 66-68.

99. Буланенко В.Ф., Пирусский М.В. Температурно-скоростная зависимость сопротивления распространению динамической хрупкой трещины // Завод. лаб. - 1977. - № 1. - С. 91-95.

где т = v/cs. Таким образом, вязкость разрушения является убывающей функцией скорости движения вершины трещины. Данная скоростная зависимость отражает эффект влияния инерции материала, однако этот эффект незначителен. Так, например, значение коэффициента интенсивности напряжений, необходимое для поддержания скорости устойчивого роста трещины, равной 60 % от скорости упругой волны сдвига, оказывается всего лишь на 10 % меньше соответствующего начального значения. Ни один из этих критериев не позволяет корректно описать относительно большой диапазон изменения вязкости разрушения, наблюдаемый в реальных материалах, особенно для таких, локальное разрушение которых оказывается локально-вязким и которые в других ситуациях оказываются вне упругой области нечувствительными к изменениям скорости.

Высокое сопротивление образованию шейки при растяжении образца в условиях СП связано с большой чувствительностью напряжения течения а к изменению скорости деформации 8: о = kem * где т — показатель скоростной чувствительности напряжения течения и /г — коэффициент, зависящий от структуры и условий испытания.

Значения коэффициента скоростной чувствительности m = = d(mcr)/d(lne), полученные на основании данных, измеренных для скоростей деформации 0,001 с"1 и примерно 3000 с"1 при температуре 298 К, оказались равными 0,015 и 0,006 для наноструктурных Си и Ni соответственно.

Как было показано в [328], отжиг наноструктурной Си в течение 1 ч при температуре 473 К, где рост зерен незначителен, хотя наблюдается существенный возврат дислокационной структуры границ зерен, привел не только к сильному уменьшению напряжения течения, но и также к уменьшению его скоростной чувствительности и увеличению скорости упрочнения (рис. 5.7). Такое поведение напоминает поведение крупнокристаллических отожженных ГЦК металлов. Следовательно, можно полагать, что относи-

где е — скорость деформации, D — коэффициент зерногранич-ной диффузии, G — модуль сдвига, Ъ — вектор Бюргерса, k — постоянная Больцмана, Т — температура испытания, d — размер зерна, р — экспонента, зависящая от размера зерен (обычно равна 2), a — напряжение течения, п — параметр, обратный скоростной чувствительности напряжения течения, и Л — константа.

Рис. 545. Зависимость напряжения течения а, относительного удлинения б и коэффициента скоростной чувствительности т сплава ВТ9 в состоянии сверхпластичности (ё-1,7-10-3 с-1)

фициента скоростной чувствительности деформации

Коэффициент скоростной чувствительности сопротивления де-

ента скоростной чувствительности т

этом коэффициент скоростной чувствительности упрочнения дости-

Высокое сопротивление образованию шейки при растяжении образца в условиях сверхпластичности связано с большой чувствительностью напряжения течения а к изменению скорости деформации е: а — Ыт, где k — коэффициент, зависящий от структуры и условий испытания; т — показатель скоростной чувствительности напряжения течения.

жения критической деформации ес. В некоторых случаях при ес > ес происходит прекращение эффекта. Обычно такой тип неустойчивости пластического течения контролируется динамическими процессами взаимодействия между мигрирующими атомами внедрения и подвижными дислокациями, т.е. динамическим деформационным старением [133, 224, 225], вызывающим уменьшение скоростной чувствительности в локальных объемах деформируемого материала. Для адекватного описания эффекта прерывистой текучести необходимо принимать во внимание, помимо конкретных физических механизмов (например, диффузионного механизма Коттрелла [226]), коллективные свойства популяций дислокаций.