Надпластичність

Через війну високочутливих вимірів деформацій відзначалося, що багато матеріалів невеличка пластична деформація (порядку [pic]) спостерігається при напругах, значно менших звичайного напруги макроскопічної плинності. Оскільки ця пластична деформація повинна бути пов’язані з рухом дислокаций, правомірно вважати, що микродеформация повинна залежати від динамічних властивостей дислокаций і слідувати тим самим законам, які дійсні у сфері макродеформаций. Отже, не потрібно створювати окремі пояснення пластичного течії перед макроскопічної плинністю і після нее.

Важливо, що з прояви микродеформации потрібні рухливі дислокації. Зокрема для заліза це, що з забезпечення надходження свіжих (незакріплених) дислокаций необхідна попередня деформація. Якщо зразок відчувають в отожженном стані, його поведінка виявляється зовсім пружним майже верхньої межі плинності, внаслідок закріплення джерел дислокаций домішками впроваджених атомів. Передбачається, якби матеріали був у достатньої мері чистими, то тут для спостереження микропластичности попередня деформація не нужна.

Двома основними параметрами микродеформации є [pic] і [pic] (межа пружності і межа неупругости).

Межа пружності [pic] то, можливо визначений напруга, у якому можна знайти перше відхилення від лінійного пружного поведінки. Його зазвичай приймають рівним напрузі, у якому спостерігається петля гистерезиса внаслідок випробування у вигляді навантаження — розвантаження, чи ж — напрузі, у якому залежність площі петлі від докладеної напруги екстраполюється до нульової площі. Дані обох цих методів зазвичай збігаються збігаються не більше помилки експерименту. При відповідних експериментальних умовах значення [pic] то, можливо пов’язані з напругою тертя. Напруга тертя це таку напругу, що слід у тому, аби просувати найбільш рухливі дислокації через ближнедействующие енергетичні пагорби в решітці. Це спрямування більшої чи меншою мірою полегшено термическими флуктуаціями залежно від необхідної у кожному тому випадку енергії активации.

Поїзди досліджуваних сталей |Матеріал |C+N, % (щодо маси) |Інші компоненти, % | |F5 |0,006 |(| |F4 |0,035 |(| |Fe-Ti |0,018 |0,15 Ti | |Fe-Si |0,001 |3,10 Si | Зміна [pic] з темпера-турой для заліза різного складу показано на рис. 1. Ці експерименти проведено на поликристаллическом залозі з розміром зерна близько 0,5 мм, крім сплаву Fe-Si, має розмір зерна близько двох мм. Експериментів по микроде-формации монокристалів же-леза не проводили.

Дислокационный механізм, пов’язані з оборотним пластичним течією, що спочатку спостерігається при [pic], визначений вигин петлі внаслідок руху перегинів на крайових дислокациях. Такий висновок підтверджує те, що крайові дислокації мають трохи менше напруга Пайерлса, ніж гвинтові отже, вони рухатися першими за більш низьких напругах, особливо в низьких температурах.

Рис. 1. Зміна [pic] від температури для заліза різного складу, попередньо деформи-рованного при кімнатної температурі: 1 — Fe-Si (вгорі) і F4 (внизу) охолодження з піччю; 2 — F4 гарт і старіння при 60(З протягом години; 3 — F5 охолодження з піччю і гарт; 4 — дані Коссовского і Брауна.

Спочатку приймали, що й [pic] відповідає початковому руху перегинів на крайових дислокациях, то [pic] характеризує напруга, необхідне, щоб зрушити гвинтові дислокації. Пізніше засвідчили, що [pic] для заліза при 77(К справді є напруга, у якому дислокационные петлі необоротно розширюються внаслідок руху великі відстані великих відрізків крайових дислокаций.

Рис. 2. Порівняння кривих микродеформации, отриманих при послідовних циклах навантаження при 77(К для заліза F5, попередньо деформованого на 3,5% при кімнатної температурі. Крайові компоненти дислокаций при низьких температурах можуть легко пересуватися досить великі відстані, залишаючи позаду сліди з щодо нерухомих гвинтових дислокаций. Притік крайових дислокаций швидко вичерпується, що зумовлює значного зменшення пластичної деформації, коли зразок навантажений рівня, лежачого вище [pic], та був знову навантажений, як і показано на рис. 2. Цей ефект називається зміцнення исчерпанием.

Вимірювання [pic] і [pic] є дуже у простий спосіб визначення впливу домішок, виділень і легуючих елементів. Рух крайових дислокаций є простий випадок, оскільки він не пов’язані з поперечним ковзанням й у чистих металах характеризується дуже слабкої температурної залежністю. Отже, немає труднощів при відділенні ефектів що з впливом складу, з інших конкуруючих явищ, як під час руху гвинтовій дислокации.

Далі розглянемо умови освіти замкнутих петель гистерезиса, так як він відіграє в експериментах нагружение — розвантаження по виміру микродеформации.

Аналіз замкнутих петель гистерезиса в експериментах по микродеформации грунтується на припущенні, який я використав до пояснень гистерезиса в координатах [pic] у сфері макропластической деформації. Це можна використовувати для мікроскопічного масштабу з допомогою перетворення максимального значення флуктуації поля внутрішніх напруг й протилежного напруги, створюваного дислокационными пласкими скупченнями у перешкод, в [pic] - ефективну висоту ближнедействующих пагорбів напруг (решеточное тертя) і [pic] (яке зберігає свій початковий сенс) відповідно. Далі можна показати, що з спостереження замкнутих петель гистерезиса необхідні спеціальні умови. Можна прийняти, що у відпалених зразках є деяка щільність рухливих (тобто незакріплених) дислокаций і всі дислокації піддаються впливу однієї й тієї ж пружного дальнедействующего напруги [pic].

Слід пам’ятати, що [pic] представляє ефективне напруга тертя, тобто термічна активація може допомагати дислокациям долати ближнедействующие бар'єри, отже бачимо значення [pic]должно залежати від температури і швидкості навантаження. Однак у подальших міркуваннях нами будуть вжиті, що щільність рухливих дислокаций постійна і, в такий спосіб, швидкість пластичної деформації пропорційна швидкості дислокаций. З іншого боку, відзначимо, що різницю між докладеним напругою [pic] і [pic] дорівнює [pic].

Якщо отожженный зразок навантажений до [pic].