Влияние обработки металла и анизотропии на пластическую деформацию и прочность при двухосном растяжении

Вязкость и пластичность материалов в значительной мере зависят от размера кристаллического зерна, характера термической обработки, резу-льтатом которой являются изменения в макроструктуре зерна. Теоретичес-кие разработки Хола и Петча, подтвержденные испытаниями, показывают, что механические свойства стали обратно пропорциональны корню квад-ратному от размера кристаллического зерна. Необходимо подчеркнуть, что, если размер кристаллического зерна изменяется за счет наличия при-месей, то соответствующее изменение свойств будет иным, чем в случае, когда размер кристаллического зерна изменяется за счет изменения време-ни и температуры рекристаллизации. Типичными примерами неоднород-ного температурного процесса являются процессы нагрева и охлаждения сварного шва. Сегрегация литья сохраняется и при следующей обработке, вследствие чего могут возникнуть местные структурные изменения. Спе-циальная структурная неоднородность возникает в поковках или в прокате, в которых направление зерен и их размер могут существенно изменяться от точки к точке. Главной причиной учета анизотропных свойств является анизотропия, являющаяся следствием деформации материалов. Деформи-рование в горячем или в холодном состоянии может привести к построе-нию кристаллографических осей кристаллических зерен в определенном направлении. Оно также может стать причиной образования волокон: про-дольных кристаллических зерен или групп продольных включений. Терми-ческая обработка также может вызвать образование внутренних напряже-ний.

Одним из видов неоднородности механических свойств листового

металла является анизотропия, которая выражается в различии свойств ме-талла при нагружении его в разных направлениях (табл.6.1) .

Таблица 6.1 – Механические свойства проката в разных

направлениях

Разными могут быть пластичность, прочность, ударная вязкость, ко-эффициент поперечной деформации, модуль упругости и другие свойства.

Анизотропия, возникшая за счет кристаллографической текстуры, в особенности важна для хупкого разрушения, так как скол получается на наиболее выгодных кристаллографических плоскостях. Материалы, кото-рые имеют ограниченную возможность для проскальзывания зерен с плот-ноупакованной гексагональной кристаллической решеткой, проявляют хрупкие свойства. Образование волокон важно для материалов всех видов. Этот процесс является основной причиной различий в прочности, пластич-ности и вязкости разрушения в образцах, которые ориентированы вдоль волокон и поперек их направления при обработке.

На рисунке 6.10 показаны разные возможности распространения трещины в толстом листе, полученном прокаткой. Образцы, которые ори-ентированы в коротком поперечном направлении (рост трещины в направ-лении L и T), имеют особенно низкую вязкость разрушения. Изменение вязкости разрушения для разных направлений распространения трещины может быть очень большим. Так, для легированной стали с 18%-ным со-держанием никеля вязкость разрушения продольных образцов вдвое пре-вышает вязкость разрушения образцов, ориентированных в коротком по-перечном направлении. Плоскости разрушения, которые параллельны

направлению течения зерен, имеют наименьшее сопротивление росту тре-щин.

Рисунок 6.10 – Направление роста трещины в пластине,