ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ДИНАМИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ
5.1.4.1.
ЭФФЕКТ ПОРТЕВЕНА-ЛЕШАТЕЛЬЕ Если растягивать сталь при комнатной температуре с очень низкой скоростью деформации или при повышенных температурах с несколько большей скоростью, то на диаграмме нагружения появляются ступеньки или зубцы. Это явление было названо эффектом Портевена-Лешателье. На рис. 5.10 линией 1 показана диаграмма растяжения стали СтЗкп, полученная автором при комнатной температуре на испытательной машине, нагрузка которой производилась вручную.
Разрывная машина была огорожена от случайных прикосновений, и в течение рабочего дня через каждые 20...30 мин вал ее мотора подкручивался на несколько оборотов рукой. Растяжение стандартного десятикратного образца диаметром 10 мм заняло пару месяцев. На кривой 1 видно, что при очень медленном нагружении образца происходит увеличение предела текучести по практически вертикальному отрезку кривой. Далее следует увеличенная по оси деформаций почти горизонтальная площадка текучести. Когда она заканчивается, процесс повторяется, и снова имеет место ступенька от нового старения. По мере роста деформации размеры этих ступенек возрастают.
Наблюдения за полированной поверхностью образца при таком растяжении позволяют объяснить механизм образования данных ступенек на диаграмме. Матовые линии полос скольжения возникают вначале у одной из головок образца. В этот момент линия на диаграмме становится горизонтальной. Далее фронт линий скольжения распространяется по длине образца. Поскольку на указанной стадии в деформацию вовлекаются все новые участки материала, напряжения остаются практически постоянными, пока деформация не распространится на всю длину. Затем возникают новый скачок напряжений и новое распространение фронта линий скольжения по длине образца на следующей площадке текучести.
|
кгс/мм2
О 0,4 0,8 АI, мм і і і і і і 0 1,0 2,0 3,0 бил.. % Рис. 5.10 Диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали при разных скоростях деформации |
Скачки напряжения вызваны тем, что за время распространения очередного фронта линий скольжения по длине образца успевает произойти процесс старения наклепанного металла.
Для сопоставления на этом же графике кривой 2 показана диаграмма растяжения аналогичного образца при стандартной для испытательной машины скорости растяжения. Расстояние между кривыми 1 и 2 представляет собой Аст динамического старения, полученное при комнатной температуре за счет чрезвычайно малой скорости деформации.
На этом же графике в координатах (P — нагрузка, А1 — удлинение) приведена диаграмма растяжения пятикратного микрообразца из спокойной стали М16С при повышенной температуре. На диаграмме видны зубцы, связанные с динамическим старением стали в процессе растяжения.
