Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, в настоящее время убедительно доказана связь между наличием включений и зарождением вязкого разрушения; существование такой связи позволяет легко объяснить увеличение относительного поперечного сужения шейки с возрастанием чистоты металла. В идеальном случае чистого металла, не содержащего включений, согласно рассмотренной выше закономерности, поперечное сужение в зоне шейки должно достигать 100%; однако есть некоторые основания считать, что вязкие трещины могут возникать также и в отсутствие включений [51]. В этих условиях следует ожидать формирования зародыша вязкой трещины в результате слияния дислокаций, как и при зарождении хрупких трещин, однако механизм последующего распространения трещины в этом случае, по-видимому, будет иным. Увеличение размеров вязкой трещины происходит в результате слияния пор, которые под действием осевой компоненты напряжения вытягиваются. Процесс слияния вытянутых пор называют процессом формирования внутренней шейки; он заключается в разрушении мостиков между соседними порами, вытянутыми в направлении растяжения (фиг. 15.17). Описанный процесс продолжается до тех пор, пока широкая трещина, нормальная оси растяжения, не охватит центральную часть зоны шейки. Такая трещина имеет тенденцию расширяться в направлении растяжения, и в случае металла, не склонного к сильному деформационному упрочнению, например чистых металлов, указанная тенденция приводит к образованию поверхности разрушения в виде двойной чашечки. Путем изменения способности материала
Разрушение
к деформационному упрочнению или ограничения течения металла в направлении растяжения, например в случае испытания сложных образцов с мягкой сердцевиной и жесткими стенками, можно добиться распространения трещины приблизительно в плоскости, нормальной оси растяжения, и получить плоские поверхности разрушения (фиг. 15.13, в).
Заключительная коническая зона поверхности разрушения является областью интенсивного сдвига, происходящего под углом приблизительно 45°
Ось
Ф и г. 15.17. Слияние пор в зоне шейки образца п-л полпкристаллнческой меди |49].
к оси растяжения. Металлографическое исследование в общем подтверждает такую картину разрушения; в этой зоне видны ясные следы сдвиговой деформации: например, поры вблизи нее вытянуты в направлении сдвига. Если попытаться совместить две половинки образца, имеющего поверхности разрушения в виде конуса и чашечки, то они наверняка не совпадут; отсюда можно сделать вывод, что конические поверхности не только скользят друг относительно друга под действием сдвиговой компоненты напряжения, но и удаляются друг от друга под действием растягивающего напряжения. Образования конической зоны поверхности разрушения можно избежать, если образец деформировать в жесткой раме, что позволит подавить развитие быстрой деформации сдвига.
392
Глава 15
§ 15. ЛІета.і.юграфическое исследование низкого разрушении
Методика фрактографических реплик 1) позволяет детально исследовать грубые поверхности разрушения с помощью электронного микроскопа. Круссар и др. [52| показали, что основной характерной особенностью волокнистой зоны, или зоны чашечки вязкого излома, является образование непрерывной сетки лунок, или мелких углублений, на каждой из поверхностей излома, Диаметр лунок колеблется в пределах от 0,5 до 20 мкм, а их образование несомненно является результатом слияния пор, возникших в области
Фиг. 15.18. Поверхность разрушения перегретой хромоникелевой стали: видно, что лупки связаны с частицами сульфидов. Франтографическая реплика, хЗООО.
шейк^(фиг. 15.18). Вероятно, в начальный момент они возникают непосредственно перед распространяющейся вязкой трещиной как результат концентрации напряжений на включениях; по мере роста такие поверхностные дефекты направляют движение трещины и, таким образом, обеспечивают непрорывное распространение последней. Веским подтверждением такого объяснения является тот факт, что у многих материалов почти все лунки связаны каждая с отдельной частицей включения (фиг. 15.18). Однако имеются и другие данные, согласно которым аналогичная сетчатая поверхность разрушения может быть получена и при отсутствии включений; в таком случае трещины могут возникать в результате взаимодействия дислокаций.
Внешний вид конической зоны, или зоны сдвига поверхности разрушения, совершенно иной. Она содержит области вытянутых лунок, которые образуются в результате входа пор в зону сдвига, а также области, которые практически не имеют характерных особенностей; площади этих областей относятся приблизительно^^ 1:1. Считают, что области, не имеющие харак-
1J На поверхность разрушения напыляется очень тонкая угольная пленка, которая затем отделяется путем электролитического полирования или травления и исследуется при помощи электронного микроскопа.
Разрушение
393
терных особенностей, образуются в результате разделения металла вдоль поверхности интенсивного сдвига. Аналогичные результаты были получены при исследовании монокристаллов сплава алюминий — медь [44], где был установлен критерий напряжения сдвига для разрушения, а также при исследовании поликристаллических алюминиевых сплавов, у которых разрушение происходит под углом 45° после соответствующего режима искусственного старения 153].
