Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний

На примере поликристаллических металлов и сплавов с ОЦК кристаллической решеткой (Мо, Fе, Fе-Si) и ЕЦК кристаллической решеткой (Ni, Сu) показано, что использование метода перестройки параболических кривых деформации в координатах S - е^n (S и е - истинные напряжение и деформация, n - показатель деф...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Проблемы прочности
Дата:	2001
Автор:	Печковский, Э.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2001
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46691
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний / Э.П. Печковский// Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 29-40. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859707249312661504
author	Печковский, Э.П.
author_facet	Печковский, Э.П.
citation_txt	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний / Э.П. Печковский// Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 29-40. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Проблемы прочности
description	На примере поликристаллических металлов и сплавов с ОЦК кристаллической решеткой (Мо, Fе, Fе-Si) и ЕЦК кристаллической решеткой (Ni, Сu) показано, что использование метода перестройки параболических кривых деформации в координатах S - е^n (S и е - истинные напряжение и деформация, n - показатель деформационного упрочнения) позволяет представить результаты механических испытаний в виде диаграммы структурных состояний истинные напряжение и деформация - температура, которая практически полностью отражает изменения их прочностных и пластических характеристик, а также структурного состояния на всем протяжении пластической деформации. Рассмотрены особенности строения таких диаграмм в зависимости от состава сплава, структурного состояния, энергии дефекта упаковки и др. На основе анализа характера зависимостей между критическими значениями деформации и напряжения, а также механизмов пластической деформации в широком интервале температур и структурных состояний обсуждены возможности научного и практического использования диаграмм истинные напряжение и деформация - температура. На прикладі полікристалічних металів і сплавів з ОЦК кристалічною грат кою (Mo, Fe, Fe-Si) та ГЦК кристалічною граткою (Ni, Cu) показано, що використання методу перебудови параболічних кривих деформації в координатах S - e^n (S і e - істинні напруга та деформація, n - показник деформаційного зміцнення) дозволяє представити результати механічних випробувань у вигляді діаграм структурних станів ІНДТ (істинні напруга і деформація - температура), котрі практично повністю відображають зміни їх характеристик міцності та пластичності, а також структурного стану на протязі пластичної деформації. Розглянуто особливості будови таких діаграм у залежності від складу сплаву, структурного стану, енергії дефекту пакування та ін. На основі аналізу характеру залежностей між критичними значеннями деформації та напруги, а також механізмів пластичної деформації у широкому інтервалі температур і структурних станів обговорено можливості наукового й практичного використання діаграм ІНДТ.
first_indexed	2025-12-01T02:59:00Z
format	Article
fulltext	УДК 539.389.3:669.28:620.17 Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний Э. П. П ечковский Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Киев, Украина На примере поликристаллических металлов и сплавов с ОЦК кристаллической решеткой (Мо, Ее, Ее-Бг) и ЕЦК кристаллической решеткой (N1, Си) показано, что использование метода перестройки параболических кривых деформации в координатах Б — еп (Б и е - истинные напряжение и деформация, п - показатель деформационного упрочнения) позво ляет представить результаты механических испытаний в виде диаграммы структурных состояний истинные напряжение и деформация - температура, которая практически полностью отражает изменения их прочностных и пластических характеристик, а также структурного состояния на всем протяжении пластической деформации. Рассмотрены особенности строения таких диаграмм в зависимости от состава сплава, структурного состояния, энергии дефекта упаковки и др. На основе анализа характера зависимостей между критическими значениями деформации и напряжения, а также механизмов пласти ческой деформации в широком интервале температур и структурных состояний обсуж дены возможности научного и практического использования диаграмм истинные напря жение и деформация - температура. К лю ч е вы е с л о в а : поликристаллические металлы и сплавы, механические испытания, метод перестройки кривых деформации, истинные критические деформация и напряжение смены типов дислокационной структуры, меха низмы пластической деформации, диаграммы структурных состояний. Установление влияния закономерностей изменения дислокационной структуры непосредственно в процессе пластической деформации и особен ностей ее поведения в зависимости от различных факторов (состав, исход ное структурное состояние, условия испытания и др.) на механические свойства металлических материалов - важная научная и практическая зада ча в решении проблемы оптимизации режимов термомеханической обра ботки. Поэтому особый интерес имеют результаты механических испыта ний, которые сопровождаются демонстрацией структурных исследований [1-12]. Наиболее удобной формой представления результатов совместных исследований механических свойств и структуры металла является диа грамма структурных состояний (по аналогии с диаграммой фазовых состо яний). Впервые диаграммы структурных состояний металлов (молибдена, хрома, ванадия) с указанием областей существования последовательно воз никающих в процессе пластической деформации дислокационных структур приведены в монографии [3], в которой обобщено большое количество экспериментальных данных механических испытаний совместно со струк турными исследованиями. Возможность построения диаграмм структурных состояний различных видов основывается на двух главных факторах. © Э. П. ПЕЧКОВСКИЙ, 2001 Б̂БN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, N 5 29 Э. П. Печковский Во-первых, установлено [3, 7-10], что при пластической деформации происходит закономерная последовательная смена одного преобладающего типа дислокационной структуры другим. Эта смена осуществляется путем коллективной перестройки (перегруппировки) дислокаций в малых пределах значений деформации и напряжения. Отсюда следует, что если испытания проводятся в широком интервале температур, то можно установить темпе ратурно-деформационные (Т — е) и температурно-силовые (Т — Б ) области существования отдельных типов дислокационной структуры, каждый из которых характеризуется своим механизмом пластической деформации; при этом границы областей представляют собой критические значения деформа ции е кр и напряжения Б кр, при которых осуществляется резкий переход от одного структурного состояния к другому. Наличие закономерной смены одного преобладающего типа дислокационной структуры другим физически обосновано и экспериментально подтверждено путем электронно-микроско пического изучения структуры на большом количестве металлов и сплавов с различными типами кристаллической решетки [3, 7-14]. Второй фактор - это наличие метода определения конкретных значений критических деформаций е кр и напряжений Б кр непосредственно в про цессе пластической деформации от ее начала до разрушения образца в широком интервале температур. Такой метод разработан ранее [7, 8], он получил структурное обоснование и нашел многочисленные эксперимен тальные подтверждения при изучении различных металлов и сплавов [8, 10-14]. Достоинством метода является отсутствие необходимости в про ведении большого объема электронно-микроскопических исследований (в принципе после установления закономерностей поведения определенного класса материалов можно вообще обойтись без них, в случае же изучения нового материала - ограничиться выполнением нескольких контрольных просмотров). Метод основан на использовании известных зависимостей напряжения течения металла от плотности дислокаций р и деформации е: о = = о о + а О Ь ^/р и о = о о + К е п, где К - коэффициент деформационного упрочнения; п - показатель деформационного упрочнения [15-18]. Эти выражения свидетельствуют о том, что между р и е имеется четкая вполне определенная связь. Экспериментально установлено, что в зависимости от типа кристаллической решетки металла и энергии дефекта упаковки их 'у соотношение может изменяться в пределах р ~ е и р ~ е [19, 20], и, значит, показатель деформационного упрочнения п может принимать зна чения, равные 0,5...1,0. Конкретная величина показателя п металла опреде ляется по диаграмме деформации из выражения п = ^ Д о /^ Де [8]. В работах [7, 8, 10-14] показано, что параболические диаграммы дефор мации (в частности, растяжения) различных металлов и сплавов, построен ные в координатах Б — е п (Б и е - истинные напряжение и деформация), приобретают вид ломаных линий; при этом каждый прямолинейный участок отражает определенное структурное состояние металла, а точки перегибов - критические значения деформации екр и напряжения Б кр, при которых происходит смена одного типа дислокационной структуры другим. Если 30 1ББМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 Анализ результатов механических испытаний металлов испытания металла проводились в широком интервале температур, то появ ляется возможность для экспрессного и точного определения температурно деформационных и температурно-силовых областей и границ существова ния структурных состояний, т.е. построения диаграмм структурных состо яний. Таких диаграмм может быть построено несколько видов. Каждая из них имеет свои особенности, но общей чертой для них является наличие температурных зависимостей критических значений истинных деформации и (или) напряжения: е — Т [3, 8] - диаграмма деформация-температура (ДТ), ограничена областью равномерной деформации, температурный интервал неограничен; ^ е — Т [8, 11] - диаграмма истинная деформация - температура (ИДТ), интервал деформации - от уровня, соответствующего напряжению предела текучести, до деформации разрушения, температурный интервал неогра ничен - от температуры хрупкого разрушения до температуры образования новой зеренной структуры; ^ Б — Т [12] - диаграмма истинное напряжение-температура (ИНТ), интервал напряжений - от напряжения, соответствующего началу пласти ческой деформации (е ~ 10—5), до напряжения разрушения, температурный интервал неограничен - от температуры хрупкого разрушения до темпера туры образования новой зеренной структуры; ^ Б — ^ е — Т [8] - диаграмма истинные напряжение и деформация - температура (ИНДТ), интервал значений напряжения и деформации - от уровня предела текучести до разрушения, температурный интервал неогра ничен - от температуры хрупкого разрушения до температуры образования новой зеренной структуры. Логарифмический масштаб шкал на диаграммах - чисто технический прием, связанный с необходимостью наглядного изображения зависимостей и областей, имеющих широкий (несколько порядков величины) интервал значений изменяющихся характеристик. Перечисленные диаграммы дополняют друг друга и в совокупности дают полное исчерпывающее представление о динамике механического по ведения металла и структурных изменений в нем от самых начальных этапов деформации до разрушения в практически неограниченном интер вале температур. Диаграмма ИНДТ сочетает в себе одновременно два пара метра обработки металла (температуру и степень деформации) с двумя важными характеристиками: возникающим в нем напряжением и изменя ющимся структурным состоянием. Поэтому такая диаграмма представляет особый интерес. Настоящая работа посвящена обсуждению обработки результатов меха нических испытаний и структурных исследований в виде диаграммы ИНДТ, ее построению, научному и практическому использованию. М атериалы . М етоды испы тания и исследования. Рассмотренные диаграммы ИНДТ построены для металлов и сплавов в рекристаллизо- ванном состоянии: Мо - сплав МЧВП (размер зерна d = 30 мкм), Бе-армко (d = 20 мкм), Бе-3%81 ^ = 200 мкм), N1 - марки Н1 ^ = 40 мкм), Си - марки М1 (d = 30 мкм). Испытания образцов на одноосное растяжение проводили со 1ББМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 31 Э. П. Печковский _3 _1 скоростью деформации ё = 10 с в интервале температур (0,025...0,61)ГПЛ - для Мо, (0,04...0,5)ГПЛ - для Бе, Бе-Бг (0,04...0,51)ГПЛ - для N1, (0,05...0,57)ГПЛ - для Си. Диаграммы деформации, полученные в координатах нагрузка (сила) - время, перестраивали в координатах Б _ е п(Б и е - истинные напряжение и деформация, п - показатель деформационного упрочнения) в области равно мерной деформации. При этом предварительно определенные значения показа теля деформационного упрочнения п составили 0,5 - для Мо, Бе, Бе-Б1 (металлы с ОЦК кристаллической решеткой); 0,86 - для N1 и 0,98 - для Си (металлы с ГЦК кристаллической решеткой). Структурные исследования выполнялись методами оптической и про свечивающей электронной микроскопии. Построение диаграм мы ИНДТ. Каждая построенная диаграмма ИНДТ металла и сплава (рис. 1-5) представляет собой совокупность кривых рас тяжения, полученных при испытании образцов в широком интервале непре рывного ряда температур (как правило, через 100°С). Кривые растяжения приведены в координатах Б _ е п и имеют, как отмечено выше, вид ломаных линий, точки перегиба на них являются критическими значениями деформа ции е кр и напряжения Б кр, при которых происходит смена типа дислока ционной структуры в процессе пластической деформации. Линии, которые соединяют между собой значения екр (Б кр), соответствующие одному типу (характеру) перестройки дислокационной структуры при всех температурах испытания, представляют собой деформационно-силовые (е _ Б ) границы (между ними - области) существования каждого такого типа дислокационной структуры в исследуемом интервале температур. В связи с большими интервалами значений напряжения и деформации для более четкого изображения структурных областей обе шкалы пред ставлены в логарифмическом масштабе. Кроме того, для удобства анализа характера кривых на шкалу деформации вместо значений е п нанесены соответствующие им значения е. На рис. 1-5 кривые растяжения показаны тонкими линиями, критичес кие деформации (и соответствующие им критические напряжения) смены типов дислокационной структуры, или границы областей существования структурных состояний - жирными. Критические деформация е8 и напряжение Б т.е. предел текучести о 8, представляют собой верхнюю границу структурной области В - области неустановившегося течения металла. Здесь преимущественный тип распре деления дислокаций отсутствует; это - начальная стадия деформационного упрочнения. Критические деформация е / и напряжение Б / - верхняя граница области В', в которой дислокации сосредоточены главным образом в плоских скоплениях в объеме зерен (линейная стадия деформационного упрочнения); одновременно они являются критическими величинами дефор мации и напряжения, обеспечивающими переход к хаотическому распреде лению дислокаций (область С). В отсутствие области В ' переход к хаоти ческому распределению дислокаций осуществляется по достижении крити 32 1ББМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 Анализ результатов механических испытаний металлов ческих значений е 8 (Б 8). Критические величины е х (5 1) - переход в область распределения дислокаций в виде клубков-сплетений (область Б ); е 2 (Б2) - переход в область Е, в которой дислокации сосредоточены в границах слаборазориентированных ячеек; е 3 (Б 3) - переход в область Б , в которой в границах ячеек происходит аннигиляция винтовых дислокаций противоположного знака, - низкотемпературный динамический возврат, ячейки приобретают значительную разориентировку. Деформация е0 (и соответственно напряжение Б о) - линия равномерной деформации, она не является критической с точки зрения смены типа дислокационной струк туры. Критические значения ер (Б р ) - образование полигональной яче истой структуры (субзерен) в результате протекания процесса аннигиляции краевых дислокаций в границах ячеек - высокотемпературный динами ческий возврат (область Б '), здесь особенно интенсивно происходят про цессы дробления и разворота ячеек. Критические е г (Б г) - начало образо вания новой зеренной структуры вследствие протекания процесса динами ческой рекристаллизации (область О). Кривая разрушения е ^ (Б ^ ), пра вильно отражая характер зависимости, является в меру условной по уровню абсолютных значений, так как известно, что они определяются не только свойствами материала и условиями испытания, но и такими параметрами, как жесткость испытательной машины, форма и размеры образца и др. [21]. Рис. 1. Диаграмма структурных состояний ИНДТ молибденового сплава МЧВП (размер зерна і = 30 мкм). (Пояснения см. в тексте. Здесь и на рис. 2-5 обозначения одинаковые.) 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 33 Э. П. Печковский а б Рис. 2. Диаграмма структурных состояний ИНДТ Бе-армко (/! = 20 мкм): а - температура испытания Т = 20...200°С; б - Т = 200...600°С. 34 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, N 5 Анализ результатов механических испытаний металлов Участки кривых растяжения при деформации, превышающей равно мерную е о, получены на основе закономерностей, установленных в работах [1, 8]. В соответствии с ними зависимость Б — е в области больших дефор маций сохраняет тот же закон упрочнения, что и на последней стадии упрочнения в области равномерной деформации. И только при деформа циях, непосредственно предшествующих разрушению, происходит допол нительное повышение напряжения, обусловленное значительным ростом гидростатической компоненты напряжения растяжения [8, 21]. Отдельные участки “критических” кривых, расположенные выше е о, на этих диаграм мах нанесены на основе результатов ранее построенных диаграмм ИДТ и ИНТ [8, 11, 12]. Обсуждение результатов. На диаграмме ИНДТ конкретного металла или сплава (рис. 1-5) отражены одновременно все его прочностные, пласти ческие и структурные характеристики от начала пластической деформации до разрушения в изученном интервале температур, а также взаимосвязь этих характеристик в различных сочетаниях (их количество составляет несколько десятков). По характеру зависимостей можно судить о механизмах пласти ческой деформации в конкретных интервалах температуры, деформации, напряжения. По сути, диаграмма ИНДТ включает в себя все рассмотренные ранее диаграммы - ДТ, ИДТ, ИНТ. Как видно из рис. 1-5, диаграмма ИНДТ позволяет устанавливать температурную зависимость напряжения течения при любом конкретном значении деформации и при этом сопровождать ее картиной структурных изменений в металле. С другой стороны, что представляет практический интерес, с ее помощью легко определить соответствующие друг другу значения температуры и напряжения (или температуры и деформации), при которых в металле образуется то или иное структурное состояние, удовле творяющее необходимым условиям термомеханической обработки или тре бованиям к конечному изделию. Кроме того, диаграмма ИНДТ позволяет контролировать одновремен ное изменение критических деформации и напряжения в зависимости от температуры, что дает возможность при резком изменении хода их зависи мостей судить о появлении нового механизма пластической деформации и при этом устанавливать его температурно-деформационно-силовые границы для каждого структурного состояния. Так, на диаграмме ИНДТ молибдена (рис. 1) видно, что смена меха низмов пластической деформации происходит в области Т = 0,16Тпл (Т = 200°С) и Т = 0,43 Тпл (Т = 950°С). Из диаграммы также следует, что при Т = 200°С каждый последующий этап образования дислокационной струк туры нового типа требует более высокого относительного увеличения де формации и напряжения. Четко прослеживается и тот факт, что при повышении температуры испытания до 0,16Тпл уменьшение значений Б кр сопровождается увеличе нием соответствующих значений е кр, в то время как при Т > 0,16 Тпл имеет место одновременное снижение екр и Б кр, что происходит в соответствии с определяющей ролью поперечного скольжения винтовых. При Т > 0,4 Тпл в протекании процесса пластической деформации определяющая роль при надлежит переползанию краевых компонент дислокаций. 1ББМ 0556-171Х. Проблемыы прочности, 2001, № 5 35 Э. П. Печковский Рис. 3. Диаграмма структурных состояний ИНДТ сплава Бе-3%81 ^ = 200 мкм). Рис. 4. Диаграмма структурных состояний ИНДТ никеля Н1 ^ = 40 мкм). Аналогичное изменение механизма пластической деформации наблю дается в меди. Однако вследствие более низкого значения энергии дефекта 2 упаковки у в меди по сравнению с молибденом (50 и 300 МДж/м соответ ственно [8]) изменение направления хода зависимости Б ( е) проявляется (рис. 5) только при Т = 0,28 Тпл (Т = 100°С). Низкое значение энергии де фекта упаковки в меди привело также к тому, что образование ячеистой структуры в области равномерной деформации (е0 = 0,3) начинается только при Т = 0,4 Тпл (Т = 300°С). е 36 1ББМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 Анализ результатов механических испытаний металлов Рис. 5. Диаграмма структурных состояний ИНДТ меди М1 = 30 мкм). На диаграмме ИНДТ наглядно отражается динамика “аномального” по ведения металла в процессе пластической деформации в широком интервале температур. Это можно продемонстрировать на примере динамического деформа ционного старения (ДДС) в железе (рис. 2). Четко видно, что оно начинается при Т > 0,16 Тпл (Т > 20°С) и е ~ 0,02, по мере увеличения деформации и температуры эффект ДДС возрастает и при Т = 0,26Тпл (Т = 200°С) дости гает максимума (рис. 2,а). При этом значения критических деформаций образования новой дислокационной структуры снижаются не только в ре зультате повышения температуры, как это обычно происходит, но и под действием значительно возросшего уровня напряжения течения металла, которое привело к увеличению критических напряжений. При Т = 0,35Тпл (Т = 350°С) эффект ДДС исчезает (величина Б при всех деформациях достигает такого же уровня, как и при Т = 20°С - рис. 2). Диаграмма ИНДТ железа показывает, что процесс ДДС в нем сопро вождается одновременным повышением Б кр и снижением соответствующих значений е кр (рис. 2,а). Это означает, что величина критического напря жения, которая обеспечивает смену одного типа дислокационной структуры другим, является результатом взаимодействия движущихся дислокаций не только между собой, но с инородными атомами, ответственными за эффект ДДС. В связи с этим в случае ДДС величина критической деформации, требуемая для обеспечения смены типа дислокационной структуры, снижа ется. Сравнение относительных максимальных значений напряжения, кото рые могут быть достигнуты при Т = 20 и 200°С в различных типах струк туры, показывает, что эффект ДДС в наибольшей степени проявляется в области хаотического распределения дислокаций (Б 200/ Б 20 = 1,3) и в наи- 1ББМ 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2001, № 5 37 Э. П. Печковский меньшей - в ячеистой (Б200 / Б 20 = 1,06). Это может быть связано с тем, что с образованием ячеистой структуры процесс пластической деформации со средоточивается в ее границах, имеющих большую площадь поверхности, где влияние инородных атомов не столь эффективно. Аналогичная ситуация наблюдается и в никеле (рис. 4), но выражена в меньшей степени (никель и железо имеют близкие значения энергии де фекта упаковки у - 150 и 200 МДж/м соответственно [8]). Здесь повы шение напряжения начинается при Т > 0,13Тпл (Т > _50°С). Затем в интер вале температур (0,17...0,27) Тпл (Т = 20...200°С) кривые упрочнения совпа дают между собой, что может служить косвенным подтверждением проте кания процесса ДДС, и только при Т = 0,33 Тпл (Т = 300°С) их уровень становится ниже. Если рассмотреть значения напряжения, соответствующие одинаковому структурному состоянию, то напряжение образования струк туры Б кр при Т = 0,13Тпл (Т = _50°С ) не изменяется до Т = 0,33Тпл (Т ^ 300°С), т.е. происходит задержка (по деформации и напряжению) появ ления очередного типа дислокационной структуры. Подобно никелю эффект ДДС проявляется и в меди, но в более высоком интервале температур - (0,25...0,4) Тпл (Т = 50...250°С), что, вероятнее всего, обусловлено более низким значением энергии дефекта упаковки по срав нению с никелем и железом (50, 150, 200 МДж/м соответственно), так как с уменьшением величины затрудняется уход движущихся дислокаций из сво их плоскостей скольжения и, следовательно, образование очередного типа дислокационной структуры [8]. Диаграмма ИНДТ сплава Бе-3%81 (рис. 3) демонстрирует тот факт, что большой размер зерна в металле (й = 200 мкм) и высокий уровень напря жения течения (Б = 400...600 МПа) способствуют тому, что вслед за на чальной, неустановившейся стадией упрочнения (область В) появляется стадия линейного упрочнения (В'), которая характеризуется преимущест венным расположением дислокаций в полосах скольжения в объеме зерен [8]. В молибдене (рис. 1) эта стадия находится на таком же уровне напря жения течения и в таком же гомологическом интервале температур. В железе (рис. 2), имеющем значительно меньший размер зерна (й = 30 мкм) и более низкий уровень напряжения течения, эта стадия отсутствует. Заключение. Таким образом, наличие при пластической деформации металлов последовательной закономерной смены одного типа дислокаци онной структуры другим, происходящей в узком интервале значений дефор мации и напряжения, которые названы критическими, а также метод их определения, в основу которого положена перестройка кривых деформации в координатах Б _ е п, позволяют достоверно и сравнительно быстро по строить диаграммы структурных состояний различных видов, отражающих температурно-деформационные и температурно-силовые границы и области существования структурных состояний. Представление результатов механи ческих испытаний поликристаллических металлов в виде таких диаграмм дает возможность контролировать динамику и устанавливать закономер ности их механического и структурного поведения, а также механизмы пластической деформации от ее начальных этапов вплоть до разрушения в практически неограниченном интервале температур. 38 !ББ1Я 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2001, № 5 Анализ результатов механических испытаний металлов Из всех видов диаграмм структурных состояний, построенных с по мощью этого метода, наиболее полно их возможности отражены в диа грамме ИНДТ, которая включает в себя параметры обработки металла (температура и деформация) и результаты их воздействия (напряжение и структурное состояние). Такие диаграммы позволяют определять конкрет ные режимы обработки металлов, которые могут обеспечить получение заданной формы или достижение определенных значений механических характеристик, и в то же время идентифицировать механизмы пластической деформации в конкретных интервалах температуры, деформации, напря жения и структурного состояния. Р е з ю м е На прикладі полікристалічних металів і сплавів з ОЦК кристалічною грат- кою (Mo, Fe, Fe-Si) та ГЦК кристалічною граткою (Ni, Cu) показано, що використання методу перебудови параболічних кривих деформації в коор динатах S — e n (S і e - істинні напруга та деформація, n - показник деформаційного зміцнення) дозволяє представити результати механічних випробувань у вигляді діаграм структурних станів ІНДТ (істинні напруга і деформація - температура), котрі практично повністю відображають зміни їх характеристик міцності та пластичності, а також структурного стану на протязі пластичної деформації. Розглянуто особливості будови таких діа грам у залежності від складу сплаву, структурного стану, енергії дефекту пакування та ін. На основі аналізу характеру залежностей між критичними значеннями деформації та напруги, а також механізмів пластичної дефор мації у широкому інтервалі температур і структурних станів обговорено можливості наукового й практичного використання діаграм ІНДТ. 1. L eng fo rd G. and Cohen M . Strain hardening of iron by severe plastic deformation // Trans. Quart. - 1969. - 62, No. 3. - P. 623 - 638. 2. Треф илов В. И . Влияние ячеистых структур на поведение металлов под нагрузкой // Физика деформационного упрочнения монокристаллов. - Киев: Наук. думка, 1972. - С. 1 9 1 - 2 0 1 . 3. Треф илов В. И., М ильм ан Ю . В., Ф ирст ов С. А . Физические основы прочности тугоплавких металлов. - Киев: Наук. думка, 1975. - 316 с. 4. M cQ ueen H. J . The production and utility of recovered dislocation structure // Met. Trans. - 1977. - 8A, No. 6. - P. 807 - 824. 5. Ф рост X. Д ж ., Э ш би М . Ф. Карты механизмов деформации для чистого железа, аустенитных коррозионностойких сталей и низколегированной стали // Проблемы разработки конструкционных сплавов. - М.: Метал лургия, 1980. - С. 23 - 53. 6. Треф илов В. И ., М ильм ан Ю . В., И ващ енко Р. К. и др. Структура, текстура и механические свойства деформированных сплавов молиб дена / Под ред. В. И. Трефилова. - Киев: Наук. думка, 1983. - 232 с. ISSN 0556-171X. Проблемыы прочности, 2001, № 5 39 Э. П. Печковский 7. Треф илов В. И., Горная И. Д ., М оисеев В. Ф., П ечковский Э. П . Опре деление границ структурных состояний по кривым нагружения // Докл. АН УРСР. Сер. А. - 1980. - № 5. - С. 83 - 86. 8. Треф илов В. И ., М оисеев В. Ф., П ечковский Э. П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. - Киев: Наук. думка, 1989. - 256 с. 9. П анин В. E., Г рин яев Ю . В., Д а н и ло в В. И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. - Новосибирск: Наука, 1990. - 255 с. 10. К аверина C. H., М оисеев В. Ф., П ечковский Э. П. и др. Температурно деформационные границы предельных структурных состояний в мо либдене при больших деформациях // Металлофизика и новейшие тех нологии. - 1994. - 16, № 7. - С. 65 - 71. 11. П ечковский Э. П . Физическое обоснование диаграммы истинная дефор мация - температура поликристаллических ОЦК-металлов // Пробл. прочности. - 2000. - № 4. - С. 1 0 4 - 1 1 8 . 12. П ечковский Э. П . Диаграмма структурных состояний истинное напря жение - температура поликристаллических ОЦК-металлов // Там же. - 2001. - № 4. - С. 69 - 78. 13. М оисеева И. В., М оисеев В. Ф., П ищ ак В. К . Деформационная структура серебра // Металлофизика. - 1992. - 14, № 9. - С. 28 - 36. 14. Б ородянская А. Ю ., К от ко А. В., М оисеева И. В., М оисеев В. Ф. Деформационная структура и свойства альфа-титана в температурном интервале -196...850°С // Электронная микроскопия и прочность мате риалов. - Киев: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины, 1996. - С. 138 - 149. 15. L o m er J. N. a n d R ozenberg H. M . The detection of dislocations by the temperature heat conductivity measurements // Phil. Mag. - 1959. - 4, No. 340. - P. 467 - 483. 16. B ailey J. a n d H irsh P. B. The dislocation distribution, flow stresses and stored energy in coldworked polycrystalline silver // Ibid. - 1960. - 5, No. 53. - P. 485 - 497. 17. C arrington W., H ale K. F., a n d M cL ean D . Arrangement of dislocations in iron // Proc. Roy. Soc. A. - 1960. - 259. - P. 203 - 227. 18. Х о н и ко м б P. Пластическая деформация металлов. - М.: Мир, 1972. - 408 с. 19. С м ирнов Б. И . Дислокационная структура и упрочнение кристаллов. - Л.: Наука, 1981. - 236 с. 20. О рлов А. Н . Зависимость плотности дислокаций от величины пласти ческой деформации и размера зерна // Физика металлов и металло ведение. - 1977. - 44, № 5. - С. 966 - 970. 21. Ф ридм ан Я. Б. Механические свойства металлов. - М.: Машиностро ение, 1974. - Т. 1. - 472 с. Поступила 10. 04. 2000 40 ISSN 0556-I7IX. Проблемы прочности, 2001, N 5
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46691
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0556-171X
language	Russian
last_indexed	2025-12-01T02:59:00Z
publishDate	2001
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
record_format	dspace
spelling	Печковский, Э.П. 2013-07-06T07:22:55Z 2013-07-06T07:22:55Z 2001 Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний / Э.П. Печковский// Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 29-40. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46691 39.389.3:669.28:620.17 На примере поликристаллических металлов и сплавов с ОЦК кристаллической решеткой (Мо, Fе, Fе-Si) и ЕЦК кристаллической решеткой (Ni, Сu) показано, что использование метода перестройки параболических кривых деформации в координатах S - е^n (S и е - истинные напряжение и деформация, n - показатель деформационного упрочнения) позволяет представить результаты механических испытаний в виде диаграммы структурных состояний истинные напряжение и деформация - температура, которая практически полностью отражает изменения их прочностных и пластических характеристик, а также структурного состояния на всем протяжении пластической деформации. Рассмотрены особенности строения таких диаграмм в зависимости от состава сплава, структурного состояния, энергии дефекта упаковки и др. На основе анализа характера зависимостей между критическими значениями деформации и напряжения, а также механизмов пластической деформации в широком интервале температур и структурных состояний обсуждены возможности научного и практического использования диаграмм истинные напряжение и деформация - температура. На прикладі полікристалічних металів і сплавів з ОЦК кристалічною грат кою (Mo, Fe, Fe-Si) та ГЦК кристалічною граткою (Ni, Cu) показано, що використання методу перебудови параболічних кривих деформації в координатах S - e^n (S і e - істинні напруга та деформація, n - показник деформаційного зміцнення) дозволяє представити результати механічних випробувань у вигляді діаграм структурних станів ІНДТ (істинні напруга і деформація - температура), котрі практично повністю відображають зміни їх характеристик міцності та пластичності, а також структурного стану на протязі пластичної деформації. Розглянуто особливості будови таких діаграм у залежності від складу сплаву, структурного стану, енергії дефекту пакування та ін. На основі аналізу характеру залежностей між критичними значеннями деформації та напруги, а також механізмів пластичної деформації у широкому інтервалі температур і структурних станів обговорено можливості наукового й практичного використання діаграм ІНДТ. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний Analysis of Mechanical Test Results for Metals by the Method of Constructing Structural State Diagrams Article published earlier
spellingShingle	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний Печковский, Э.П. Научно-технический раздел
title	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
title_alt	Analysis of Mechanical Test Results for Metals by the Method of Constructing Structural State Diagrams
title_full	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
title_fullStr	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
title_full_unstemmed	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
title_short	Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
title_sort	анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний
topic	Научно-технический раздел
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46691
work_keys_str_mv	AT pečkovskiiép analizrezulʹtatovmehaničeskihispytaniimetallovmetodompostroeniâdiagrammstrukturnyhsostoânii AT pečkovskiiép analysisofmechanicaltestresultsformetalsbythemethodofconstructingstructuralstatediagrams

Анализ результатов механических испытаний металлов методом построения диаграмм структурных состояний

Репозитарії

Схожі ресурси