Сложные деформационные микрорельефы, возникающие при нагреве и растяжении металлов с г.ц.к. решеткой

Во многих случаях на поверхности одного и того же образца в процессе растяжения при нагреве появляются различные типы рассмотренных выше микрорельефов первой и второй групп. При этом могут «сосуществовать» одновременно разные виды рельефов, которые возникают и развиваются на отдельных стадиях испытаний.

Некоторые типы сложных микрорельефов, образующихся в процессе деформации при повышенных температурах в никеле технической чистоты, показаны на рис. 196 (х140).

В отдельных зернах образца, испытанного при T = 600 °С, v = 7,7%/час, е = 20,5% (рис. 196, а), наблюдается одинарное и множественное скольжение, возникают полосы деформации и «резкое» поперечное скольжение, а также происходит взаимное смещение зерен, вызывающее образование складок.

На рис. 196, б (T = 800°С, V = 0,5%/час, е = 13,2%) можно заметить следы скольжения в зернах, контуры субструктуры, наличие складок, а также взаимное смещение зерен.

Рекристаллизация при T = 1000°С, V = 6,4%/час, е = 20,5% (рис. 196, в) сопровождается образованием контуров субструктуры, что свидетельствует о возможности одновременного развития этих двух процессов при определенных режимах испытания.

На рис. 196, г показан сложный микрорельеф, возникший также при T = 1000 °С, но значительно более высокой скорости растяжения (v = 800%/час, 8 = 6,7%). Видны полосы скольжения, а также смещение зерен одно относительно другого, обнаруживаемое по их расфокусировке. Сопоставление микрофотографий рис. 196, в и г позволяет заметить существенное различие в характере сложных микрорельефов, образующихся при одной и той же температуре, но при разных скоростях деформации.

На рис. 197 приведена смонтированная из трех снимков микрофотография поверхности образца платины, подвергнутого растяжению при 400 °C и а = 4,6 кг/мм2. Стрелками обозначено направление действия растягивающих усилий. На рис. 197 видна «микротопография» поверхности образца в результате возникновения различных типов микрорельефов, развившихся в отдельных зернах в процессе опыта и «сосуществующих» после завершения деформации на 6,5% за 9,5 часа.

Микростроение сложного характера обнаружено в зоне образования полосы приспособления возле двойника в образце палладия, подвергнутого растяжению в вакууме при 400 °C на 6,2% за 6 час. при начальном значении напряжения 7,0 кг/мм2 (рис. 198). Длинными стрелками на рис. 198 показано направление следов одинарного однородного скольжения, возникшего на поверхности тела зерна в участках А и Б, а короткими отмечены следы скольжения на грани двойника В, пересекающего зерно. Изгибание линий скольжения в зоне сопряжения участка зерна Б с двойником В отмечено стрелкой с черным кружком. Эта зона и является «полосой приспособления».

Рассмотренные выше схемы и примеры микрорельефов, возникающих на полированной поверхности образцов при различных режимах испытания, не исчерпывают многообразных и сложных деформационных процессов, развивающихся в металлах и сплавах с г.ц.к. решеткой при нагреве и растяжении. Тем не менее эти данные позволяют сделать ряд обобщений.

На рис. 199 помещен схематизированный график, построенный на основе проведенных нами исследований никеля технической чистоты. График показывает расположение областей образования рассмотренных выше микрорельефов первой и второй групп при изменении температуры испытания от 20 до 1000 °C и скоростях растяжения в пределах от 0,5 до 1000%/час. Вертикальной штриховкой отмечена область преимущественного возникновения микрорельефов первой группы (обозначенная цифрой I), а наклонной штриховкой — область II, в пределах которой в основном развиваются микрорельефы второй группы. Перекрестной штриховкой показана переходная область III, в которой проявляются микрорельефы обеих основных групп.

В пределах области III происходит изменение механизма пластической деформации никеля, связанное с усилением деформационных процессов на границах зерен. Нижняя граница области III выявляется достаточно четко и при изменении скорости деформации в указанных пределах возрастает примерно от 400 до 800 °С. Верхняя температурная граница данной области определена менее точно; по нашим наблюдениям, она расположена около 700 °C при v = 0,5%/час и смещается в область более высоких температур при увеличении скорости растяжения. Дальнейшее изучение микроструктуры образцов никеля при температурах испытания выше 1000 °C даст возможность уточнить наличие и расположение верхней границы зоны III при больших скоростях деформации.

Как мы полагаем, основным механизмом деформации металлов и сплавов с г. ц. к. решеткой, действующим в широком интервале температур и скоростей растяжения, является различные виды внутризеренного скольжения. При этом сдвиговые процессы на границах зерен, а также связанные с образованием субграниц в значительной мере инициируются указанным внутризеренным скольжением. Сделанное нами условное деление всех видов деформационных микрорельефов на рассмотренные выше две группы позволяет при пользовании графиком рис. 199 оценить вероятность возникновения различных видов деформационных явлений, развивающихся в никеле в широком диапазоне температур. Аналогичные эксперименты целесообразно провести на применяемых в современной технике различных металлах и сплавах с г. ц. к. кристаллической решеткой и с решетками других типов.

Дальнейшие изыскания в области исследования механизмов упругой и пластической деформации металлов и сплавов в широком диапазоне температур и скоростей нагружения, а также накопление и систематизация экспериментальных данных о закономерностях возникновения и развития различных видов деформационных микрорельефов и изменений микроструктуры на поверхности и в объеме образцов должны, как мы полагаем, позволить подойти к решению проблемы прочности, являющейся одной из важнейших задач на пути прогресса техники.