Главная > Физика > Сопротивление материалов (Работнов Ю.Н.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 191. Процесс ползучести.

Механизм пластической деформации при ползучести в основном остается тем же, что и механизм обычной пластической деформации; ползучесть происходит в результате сдвигов по плоскостям наилегчайшего скольжения за счет движения дислокаций. Однако если при кратковременной пластической деформации сдвиги локализованы в пачках плоскостей скольжения, причем блоки значительных размеров остаются практически иедеформированными, то ползучесть происходит в результате весьма малых сдвигов по большому числу плоскостей скольжения; поэтому микроскопическая картина обычно не обнаруживает следов сдвига, который распределяется более или менее равномерно по всему объему кристаллического зерна.

Рис. 288.

Кроме того, длительное действие напряжения при высокой температуре может вызвать сдвиги в системах скольжения, которые в обычных условиях остаются неактивными.

При объяснении механизма ползучести нужно различать начальную стадию и стадию установившейся ползучести. Если зерно деформировано путем приложения касательного напряжения , большое количество дислокаций оказывается задержанным препятствиями так, что для приведения их в движение достаточно лишь немного увеличить напряжение. Существуют подавленные источники Франка — Рида, для которых критическое напряжение немного превышает действующее. В сплавах, содержащих большое количество более или менее равномерно распределенных субмикроскопических выделений (дисперсионно-твердеющих сплавах), характерно расположение дислокаций, подобное изображенному на рис. 288; под действием приложенного напряжения линия дислокации выгибается между препятствиями. Атомы находятся в состоянии теплового движения, поэтому линии дислокаций никогда не останутся в покое, они колеблются, выгибаясь то больше, то меньше. Поэтому всегда есть вероятность, что два соседних участка примут конфигурацию, изображенную пунктиром и обозначенную буквой а. Тогда соприкасающиеся участки линии дислокации уничтожат друг друга, оставшиеся части сольются и займут положение .

Таким образом, препятствие в виде ряда внедренных выделений не является непреодолимым, со временем дислокация полностью или частично пройдет через него. Энергия, которую необходимо сообщить дислокации, чтобы миновать препятствие, называется энергией активации. В первую очередь будут продвигаться дислокации с низкой энергией активации, для дислокаций с более высокой энергией активации вероятность того, что тепловое движение атомов сообщит необходимую энергию, меньше, поэтому такие дислокации будут двигаться реже. Каждое перемещение дислокации вызывает пластическую деформацию, скорость которой убывает со временем. Так будет продолжаться до тех пор, пока не исчерпается весь запас дислокаций с достаточно низкой энергией активации.

Освободившиеся дислокации задерживаются на препятствиях обычно в виде групп, подобных изображенным на рис. 100, как и при обычной пластической деформации, поэтому ползучесть сопровождается упрочнением материала. Увеличивающееся сопротивление этих групп присоединению новых дислокапий является второй причиной уменьшения скорости ползучести на первом участке кривой.

С другой стороны, вследствие температурных флуктуаций, вызывающих диффузионное движение вакансий и внедренных атомов, задержанные группы дислокаций разрушаются, некоторые дислокации выходят из плоскости скольжения. Как уже отмечалось в § 70, дислокации одного знака, находящиеся в различных плоскостях скольжении, имеют тенденцию расположиться в виде вертикальных рядов, образующих границы блоков. Такая фрагментация зерна, разбивка его на отдельные блоки, слегка отличающиеся своей Ориентацией, действительно наблюдается во второй фазе ползучести.

Данное схематическое описание процесса ползучести является далеко не исчерпывающим. При высоких температурах в сплавах происходят различного рода изменения: выпадение новых фаз, направленная диффузия примесей и т. д. Эти явления влияют на процесс ползучести иногда самым неожиданным образом, именно поэтому экстраполяция кривых ползучести бывает очень ненадежна.

При достаточно высоких температурах в поликристаллическом металле границы зерен становятся более слабыми, чем сами зерна, и значительная часть деформации ползучести происходит за счет скольжения зерен друг относительно друга. Это скольжение носит характер вязкого течения, оно затруднено кинематически, так как зерна имеют неправильную форму и каждое зерно встречает сопротивление со стороны соседних. Это скольжение становится возможным за счет пластической деформации зерен, и иногда оно сопровождается появлением межзеренных трещин, приводящих к разрушению.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление