ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

МИКРО — И МАКРОТЕКУЧЕСТЬ

Микротекучесть связана с движением и размно­жением дислокаций в отдельных, наиболее благо­приятно ориентированных и наиболее крупных зер­нах. При этом соседние зерна находятся в упругом состоянии и ограничивают величину пластиче­ской деформации. В результате кривая нагруже­ния (0-1-2 на рис. 4.20) отклоняется от прерыви­стой прямой линии закона Гука.

Однако если металл разгрузить, то в зернах, где были пластические деформации, возникают напря­жения с обратным знаком. Их вызывают упругие

деформации зерен, не затронутых пластикой при нагрузке. В результате начинается обратное движение дис­локаций. Разгрузка и последующая нагрузка сжатием идут по кривой (2-3). При циклических нагрузках этот механизм создает на диаграмме нагру­жения петлю гистерезиса (2-3-4-5) (см. рис. 4.20). Цифры и стрелки ука­зывают последовательность процесса.

Прежде всего микротекучесть на­ступает в поверхностных зернах. На рис. 4.21 показана расчетная схема для закрепленного участка дислокации в поверхностном зерне, аналогичная рис. 4.15.

Предположим, что в результате механической обработки по­верхности у источника дислокаций с длиной L срезана точка за­крепления А (см. рис. 4.15). В этом случае при расчете критиче­ского напряжения для открытия источника дислокаций считают, что расчетная дислокация закреплена в «отраженной» поверхно­стью точке A.

В худшем случае расстояние от точки B до поверхности близ­ко к L (рис. 4.21). Поэтому максимально возможная расчетная длина закрепленного участка оказывается равной 2L. Если счи­тать, что средние расстояния L между точками закрепления во всех зернах равны, то из этой схемы и формулы (4.28) вытекает, что критическое напряжение для открытия источника дислока­ций в поверхностных зернах в два раза меньше, чем тс для внут­ренних зерен.

В остальном работу источника дислокаций (рис. 4.21) можно представить себе, если от рис. 4.15 отрезать левую половину. Та­кой источник петель дислокаций часто называют «мельницей».

Так как для поверхностных зерен тс в 2 раза меньше, усталост­ные трещины почти всегда зарождаются на поверхности материа­ла. Именно поэтому обработка поверхности, закрепляющая сво­бодные концы дислокаций (азотирование и т. п.), приводит к существенному повышению выносливости деталей.

Макротекучесть начинается с момента распространения пла­стической деформации во все соседние зерна. На этой стадии пла­стическая деформация занимает сплошную область.

Геометрически показано, что в общем случае распространение сдвига в соседнее зерно (без нарушения сплошности материала на границе 2 зерен) требует во втором зерне пластической деформа­

ции в 5 различно ориентированных плоскостях. Таким образом, для того, чтобы сдвиг от одного источника дислокаций в 1-м зер­не без нарушения сплошности материала проник в соседнее, 2­е зерно, в нем должно быть открыто 5 источников дислокаций, работающих в 5 различно ориентированных плоскостях. Для про­никновения сдвига в следующее зерно каждая из 5 плоскостей скольжения 2-го зерна должна создать свои 5 плоскостей сколь­жения в 3-м зерне.

Сдвиг по поликристаллу может распространяться только в виде достаточно широкий полосы. Поэтому при одноосном растяжении образца на его полированной поверхности видны достаточно ши­рокие, различимые невооруженным глазом матовые полосы (ли­нии Чернова-Люддерса).