О пластичности металлов и сплавов
Показано, что работа материала в процессе эксплуатации столь сложна и многофакторна, что даже факторы, которые в конкретных условиях могут быть определяющими (например, при длительных температурно-временных нагрузках - длительная прочность, длительная пластичность и ползучесть, при циклических - пре...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2002 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80087 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О пластичности металлов и сплавов / И.Е. Колосов, А.М. Паршин, А.П. Петкова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 71-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859722484187660288 |
|---|---|
| author | Колосов, И.Е. Паршин, А.М. Петкова, А.П. |
| author_facet | Колосов, И.Е. Паршин, А.М. Петкова, А.П. |
| citation_txt | О пластичности металлов и сплавов / И.Е. Колосов, А.М. Паршин, А.П. Петкова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 71-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Показано, что работа материала в процессе эксплуатации столь сложна и многофакторна, что даже факторы, которые в конкретных условиях могут быть определяющими (например, при длительных температурно-временных нагрузках - длительная прочность, длительная пластичность и ползучесть, при циклических - предел выносливости и др.) все-таки не характеризуют еще полностью прочность материала. Он не прочен, несмотря на высокие значения sв, sg, stt, sts/t, s-1 и т. д., если не обладает некоторой, хотя бы минимальной (в пределах 2 % равномерного относительного удлинения) пластичностью (d). Таким образом, материал работоспособен, пока процессы упрочнения преобладают над процессами разупрочнения, т. е. пока существует некоторый, хотя бы минимальный, запас равномерного относительного удлинения
.Показано, що робота матеріалу у процесі експлуатації така складна та багатофакторна, що навіть фактори, які в конкретних умовах можуть бути визначальними (наприклад, при тривалих температурно-часових навантаженнях тривала міцність, тривала пластичність та повзучість, при циклічних границя витривалості та інші) усе ж таки не характеризують ще повною мірою міцність матеріалу. Він не є міцним, не дивлячись на високі значення sв, sg, stt, sts/t, s-1 і т.і., якщо не володіє деякою, хоч би мінімальною (у межах 2% рівномірного подовження) пластичністю (d). Таким чином, матеріал працездатен, поки процеси зміцнення переважають над процесами знеміцнення, тобто поки існує хоча б мінімальний запас рівномірного відносного подовження.
It is shown that materials work during service life is so complicated and multifactor that factors been determining (at prolonged temperature-time loads-long-term strength, long-term ductility and creep, at cyclic load-fatigue limit and others) don't characterize completely the material strength. Material is not strength besides the high value of sв, sg, stt, sts/t, s-1 if materials doesn't posses some (in limits of 2% of uniform elongation) ductility (d). So, the material is serviceable when strengthening predominates over the loss of strength that is for a while there is some, even minimal uniform elongation.
|
| first_indexed | 2025-12-01T10:34:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.039.53
О ПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
И.Е.Колосов, А.М.Паршин, А.П.Петкова
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет,
г. Санкт-Петербург, Россия, dr@kgm5.hop.stu.neva.ru, (812)5341410, (812)5527537
.Показано, що робота матеріалу у процесі експлуатації така складна та багатофакторна, що навіть фактори, які в
конкретних умовах можуть бути визначальними (наприклад, при тривалих температурно-часових навантаженнях
тривала міцність, тривала пластичність та повзучість, при циклічних границя витривалості та інші) усе ж таки не
характеризують ще повною мірою міцність матеріалу. Він не є міцним, не дивлячись на високі значення σв, σγ, σt
ι, σt
δ/τ, σ-
1 і т.і., якщо не володіє деякою, хоч би мінімальною (у межах 2% рівномірного подовження) пластичністю (δ). Таким
чином, матеріал працездатен, поки процеси зміцнення переважають над процесами знеміцнення, тобто поки існує хоча б
мінімальний запас рівномірного відносного подовження.
Показано, что работа материала в процессе эксплуатации столь сложна и многофакторна, что даже факторы, которые
в конкретных условиях могут быть определяющими (например, при длительных температурно-временных нагрузках -
длительная прочность, длительная пластичность и ползучесть, при циклических - предел выносливости и др.) все-таки
не характеризуют еще полностью прочность материала. Он не прочен, несмотря на высокие значения σв, σт, σt
τ, σt
δ/τ, σ-1 и
т. д., если не обладает некоторой, хотя бы минимальной (в пределах 2 % равномерного относительного удлинения) пла-
стичностью (δ). Таким образом, материал работоспособен, пока процессы упрочнения преобладают над процессами ра-
зупрочнения, т. е. пока существует некоторый, хотя бы минимальный, запас равномерного относительного удлинения
It is shown that materials work during service life is so complicated and multifactor that factors been determining (at pro-
longed temperature-time loads-long-term strength, long-term ductility and creep, at cyclic load-fatigue limit and others) don't
characterize completely the material strength. Material is not strength besides the high value of σв, σγ, σt
ι, σt
δ/τ, σ-1 if materials
doesn't posses some (in limits of 2% of uniform elongation) ductility (δ). So, the material is serviceable when strengthening pre-
dominates over the loss of strength that is for a while there is some, even minimal uniform elongation.
Пластичность металлов и сплавов является весьма
важной характеристикой при оценке их прочности (ра
ботоспособности). Однако же в большинстве случаев
под прочностью материала подразумевают только зна
чение либо предела прочности, либо предела текучести.
Тем не менее, по мнению ряда ученых [1-3], пла-
стичность часто играет определяющую роль в
предотвращении локализации пластической дефор-
мации, ведущей к преждевременному разрушению
конструкции в процессе эксплуатации, т.е. в обеспе-
чении высокой прочности материала.
Пластичность не является свойством материала,
а лишь характеризует его состояние в конкретных
условиях эксплуатации. В одних условиях материал
может быть очень пластичным (и даже сверхпла-
стичным), однако в иных условиях тот же самый ма-
териал может стать практически хрупким.
На рис. 1 приведены диаграммы растяжения ста-
ли марки Х16Н15М3Б и сплава Х20Н45М4Б до и
после нейтронного облучения [4]. Как видно из рис.
1, значение σв после облучения резко повышается,
но работоспособность аустенитных материалов па-
дает, т.к. резко снижается их пластичность. Анализ
экспериментальных данных показывает, что с уве-
личением дозы облучения, кроме потери способно-
сти сплава к деформационному упрочнению, выро-
ждается и сосредоточенная деформация, что свиде-
тельствует об интенсификации повреждаемости в
шейке в облученных материалов. У материалов, об-
лученных достаточно высокими повреждающими
дозами, на кривых растяжения сразу же по достиже-
нии верхнего предела текучести наблюдается паде-
ние напряжения и пластическое течение с отрица-
тельным коэффициентом деформационного упроч-
нения (пластическая нестабильность), при этом
Рис. 1. Вид диаграммы растяжения при 350…400 °
С стали Х16Н15М3Б и сплава Х20Н45М4Б до (1) и
после (2) нейтронного облучения при 350°С флюен-
сом 5,5⋅1021 нейтр/см2
деформация начинается в местах локальной концен-
трации напряжений с образования шейки. Указан-
ный вид кривых растяжения свидетельствует о
преобладании процессов разупрочнения над упроч-
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.71-73.
71
mailto:dr@kgm5.hop.stu.neva.ru
нением, потере устойчивости пластической дефор-
мации (пластической нестабильности), потере рабо-
тоспособности и разрушении облученных конструк-
ционных материалов. Пластическая нестабильность
аустенитных сталей проявляется при облучении по-
вреждающими дозами, превышающими 1022...1023
нейтр/см2.
Материал работоспособен, пока процессы упроч-
нения преобладают над процессами разупрочнения,
т. е. пока существует некоторый, хотя бы минималь-
ный, запас равномерного относительного удлине-
ния. Его значение зависит от материала, условий об-
лучения и испытания. По нашему мнению, запас
равномерного относительного удлинения в облучен-
ных аустенитных сталях и сплавах должен состав-
лять не менее 1…2 %.
Деформационная способность (запас равномер-
ного относительного удлинения) и предельная доза
облучения, при которой начинается падение крат-
ковременных прочностных свойств, определяется
рядом факторов: выбором легирующей композиции,
применением способов выплавки, снижающих со-
держание вредных примесей и неметаллических
включений, однородностью и равномерностью рас-
пада пересыщенных твердых растворов под облуче-
нием, микролегированием РЗМ и т.д. На рис. 2 при-
водится сравнительная оценка деформационной
способности различных аустенитных сталей и спла-
вов (Тобл=300…350 °С, Тисп=20…500 °С).
Рис. 2. Сравнительная оценка деформационной
способности хромоникелевых сталей и сплавов в
условиях нейтронного облучения (tобл=300-350 °С):
1 - Х20Н45М4БЧ, 2 - Х20Н40М3Б,
3 – Х16Н15М3Б, 4 – Х18Н10Б
Особо следует отметить характер изменения дли-
тельной пластичности (δt
τ) при оценке работо-
способности жаропрочных сталей и сплавов. Как
правило, при температурах, при которых проявляет-
ся длительная прочность, с увеличением времени до
разрушения чаще всего наблюдается падение (ино-
гда до катастрофически низкой величины) длитель-
ной пластичности. Такое состояние материала ил-
люстрируется на рис. 3 на примере аустенитной ста-
ли марки 1Х18Н9Т (температура испытания равна
650 °С). При других температурах для того же мате-
риала характер зависимости длительной пластично-
сти может меняться (рис. 3, температура испытания
равна 750 °С).
На рис. 4 представлены сравнительные данные
по деформационной способности ряда аустенитных
жаропрочных сталей и сплавов при температуре ис-
пытания, равной 650 °С. Как видно из рис. 4, для
дисперсионно-твердеющей стали марки Х12Н20Т3Р
резкое падение длительной пластичности наблюда-
ется в течение только первых 10…20 ч испытаний, а
для стали марки Х18Н22В2Т2 падение относитель-
ного удлинения (начиная с 30 %) происходит в тече-
ние всего времени испытания (до 3000 ч), и мини-
мальная длительная пластичность составляет около
2 %.
Рис. 3. Изменение длительной пластичности стали
1Х18Н9Т с зерном № 2, 4, 5 и 7 при температурах
650 (а) и 750°С (б)
Для сталей марок Х18Н10Т, Х16Н15М3Б,
06Х17Г17 падение пластичности во времени также
имеет место, но минимальное значение длительной
пластичности не понижается менее 10 %.
В сплаве марки Х20Н45М4БРЦ, в отличие от
рассмотренных выше сталей, при длительности ис-
пытания до 10000 ч сохраняется высокая деформа-
ционная способность (δ650
1000 ~50 %). Для некоторых
сталей и сплавов (сталь Х18Н10Т и сплав
Х20Н45М4Б, см. рис. 4) после падения длительной
пластичности наблюдается ее повышение.
Факторы, которые будут оказывать положитель-
ное влияние не только на величины (σв, σt
τ, σt
δ/τ), но
и одновременно на пластичность (δ, δt
τ, δt
σ/τ), благо-
приятно скажутся на работоспособности материала
и тем самым действительно обеспечат более высо-
кие его надежность и жаропрочность.
Таким образом, необходимым условием для
обеспечения высокой прочности сталей и сплавов
является наличие в них определенного запаса пла-
стичности (по нашему мнению, не менее 2% равно-
мерного относительного удлинения).
Увеличение содержания никеля в Сг-Ni-Мо
аустенитных сталях, а также микролегирование их
РЗМ обеспечивает выраженный инкубационный пе-
риод формирования вторичных карбидных и интер-
металлидных фаз типа Cr23C6 и Ni(Nb, Mo)2 и срав-
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.71-73.
72
нительно вялое протекание распада во времени с об-
разованием небольшого количества вторичных фаз,
относительно равномерно распределенных внутри
зерен твердого раствора. При таком распаде на ран-
них его стадиях возникают сильные поля структур-
ных напряжений, вызванные объемной дилатацией
на границе "формирующаяся фаза – матрица", пере-
распределяющие потоки разноименных точечных
дефектов, "экранируя" междоузельные атомы от
опасных структурных стоков и обеспечивая возмож-
ность их рекомбинации с вакансиями. Равномер-
ность распада и развитая поверхность межфазных
границ, являющихся потенциальными стоками для
радиационных дефектов, на более поздних стадиях
распада способствуют как равномерности распреде-
ления радиационных дефектов, так и снижению их
концентрации. Такой характер протекания распада
твердых растворов в высоконикелевых сплавах поз-
воляет значительно снизить скорость накопления в
них радиационных дефектов, замедляя развитие пла-
стической нестабильности, снижая темп падения де-
формационной способности и увеличивая тем са-
мым предельную повреждающую дозу для этих ма-
териалов.
Снижение содержания вредных примесей и не-
металлических включений в твердом растворе в об-
лучаемых сталях и сплавах способствует более од-
нородному протеканию распада твердого раствора,
ослаблению локализации пластической деформации,
особенно под облучением, позволяет снизить ско-
рость накопления и обеспечить более равномерное
перераспределение радиационных дефектов, за-
медляя развитие пластической нестабильности и
снижая темп падения деформационной способности,
что способствует повышению предельной повре-
ждающей дозы для этих материалов.
Рис. 3. Сравнительные данные по деформационной способности сталей 06Х17Г17, Х18Н10Т,
Х12Н20Т3Р, Х16Н15М3Б, Х20Н45Б, 03Х20Н45М4БРЦ и Х18Н22В2Т2 при температуре 650°С
Таким образом, прочность материала представ-
ляет собой многофакторное понятие, и судить о его
прочности по одной, хотя и важной, характеристике,
такой как σв или σт, не следует. Совместное указа-
ние на значение предела прочности и пластичности
также не характеризует прочность материала. Рабо-
та материала в процессе эксплуатации столь сложна
и многофакторна, что даже факторы, которые в кон-
кретных условиях могут быть определяющими
(например, при длительных температурно-времен-
ных нагрузках - длительная прочность, длительная
пластичность и ползучесть, при циклических - пре-
дел выносливости и др.), все-таки не характеризуют
еще полностью прочность материала. Он не прочен,
несмотря на высокие значения σв, σт, σt
τ, σt
δ/τ, σ-1 и т.
д., если не обладает некоторой, хотя бы минималь-
ной (в пределах 2 % равномерного относительного
удлинения) пластичностью (δ). Материал работо-
способен, пока процессы упрочнения преобладают
над процессами разупрочнения, т. е. пока существу-
ет некоторый, хотя бы минимальный, запас равно-
мерного относительного удлинения. Поэтому счита-
ем необходимым в инженерное понятие прочности
металла непременно включать и его деформацион-
ную способность.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.П.Гуляев. Металловедение. М.: Металлургия,
1986, с.542.
2. А.М.Паршин. Структура, прочность и пластич-
ность нержавеющих и жаропрочных сталей и спла-
вов, применяемых в судостроении. Л.: Судострое-
ние, 1972,с. 288.
3. Н.М.Бескоровайный, Б.А.Калин., П.А.Платонов.,
Н.Н.Чернов. Конструкционные материалы ядерных
реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1995, 704 с.
4. А.М.Паршин. Структура, прочность и радиаци-
онная повреждаемость сталей и сплавов. Челя-
бинск: Металлургия, 1988, 656 с.
________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.71-73.
73
О ПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80087 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T10:34:26Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колосов, И.Е. Паршин, А.М. Петкова, А.П. 2015-04-11T17:06:13Z 2015-04-11T17:06:13Z 2002 О пластичности металлов и сплавов / И.Е. Колосов, А.М. Паршин, А.П. Петкова // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 71-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80087 621.039.53 Показано, что работа материала в процессе эксплуатации столь сложна и многофакторна, что даже факторы, которые в конкретных условиях могут быть определяющими (например, при длительных температурно-временных нагрузках - длительная прочность, длительная пластичность и ползучесть, при циклических - предел выносливости и др.) все-таки не характеризуют еще полностью прочность материала. Он не прочен, несмотря на высокие значения sв, sg, stt, sts/t, s-1 и т. д., если не обладает некоторой, хотя бы минимальной (в пределах 2 % равномерного относительного удлинения) пластичностью (d). Таким образом, материал работоспособен, пока процессы упрочнения преобладают над процессами разупрочнения, т. е. пока существует некоторый, хотя бы минимальный, запас равномерного относительного удлинения .Показано, що робота матеріалу у процесі експлуатації така складна та багатофакторна, що навіть фактори, які в конкретних умовах можуть бути визначальними (наприклад, при тривалих температурно-часових навантаженнях тривала міцність, тривала пластичність та повзучість, при циклічних границя витривалості та інші) усе ж таки не характеризують ще повною мірою міцність матеріалу. Він не є міцним, не дивлячись на високі значення sв, sg, stt, sts/t, s-1 і т.і., якщо не володіє деякою, хоч би мінімальною (у межах 2% рівномірного подовження) пластичністю (d). Таким чином, матеріал працездатен, поки процеси зміцнення переважають над процесами знеміцнення, тобто поки існує хоча б мінімальний запас рівномірного відносного подовження. It is shown that materials work during service life is so complicated and multifactor that factors been determining (at prolonged temperature-time loads-long-term strength, long-term ductility and creep, at cyclic load-fatigue limit and others) don't characterize completely the material strength. Material is not strength besides the high value of sв, sg, stt, sts/t, s-1 if materials doesn't posses some (in limits of 2% of uniform elongation) ductility (d). So, the material is serviceable when strengthening predominates over the loss of strength that is for a while there is some, even minimal uniform elongation. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах О пластичности металлов и сплавов Article published earlier |
| spellingShingle | О пластичности металлов и сплавов Колосов, И.Е. Паршин, А.М. Петкова, А.П. Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| title | О пластичности металлов и сплавов |
| title_full | О пластичности металлов и сплавов |
| title_fullStr | О пластичности металлов и сплавов |
| title_full_unstemmed | О пластичности металлов и сплавов |
| title_short | О пластичности металлов и сплавов |
| title_sort | о пластичности металлов и сплавов |
| topic | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| topic_facet | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80087 |
| work_keys_str_mv | AT kolosovie oplastičnostimetallovisplavov AT paršinam oplastičnostimetallovisplavov AT petkovaap oplastičnostimetallovisplavov |