ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние пластической деформации из "Прочность сварных конструкций в агрессивных средах" В зависимости от температуры деформирования пластические деформации могут быть низкотемпературными и высокотемпературными. От пластических деформаций зависит остаточная напряженность I рода. Особенно опасны местные деформации, вызывающие концентрацию напряженности I и П рода. [c.135] Влияние пластической деформации на коррозионные разрушения не однозначно, так как в результате пластической деформации могут возникать как благоприятные, так и не благоприятные изменения свойств металла и напряженного состояния. [c.135] Основные процессы, способствующие повышению стойкости против коррозионного растрескивания 1) уменьшение, перерас- у пределение и снятие в процессе деформации собственных напряжений I рода, а также возникновение сжимающих напряжений на поверхности 2) деконцентрация напряженности II рода—увеличение числа участков на поверхности, подвергающихся процессу растворения, т. е. повышение плотности коррозионно-активных путей выше критической. Это обстоятельство, увеличивая скорость общей коррозии, тормозит развитие локального разрушения. В процессе деформации возможно также залечивание начальных макро- и микродефектов поверхности и структуры. [c.136] Различную чувствительность материалов к растрескиванию при различной степени деформации можно объяснить, если рассмотреть влияние пластической деформации как источника напряженности II рода (ап, п). Возникновение напряженности II рода в поликристаллических материалах обусловленно следующими причинами [4, 26 и др.] а) неоднородностью пластической деформации как внутри зерен, так и между зернами вследствие различной сопротивляемости действию активных и реактивных нагрузок различно ориентированных зерен и кристаллографических плоскостей б) структурными и фазовыми превращениями, вызывающими микроструктурную и химическую неоднородность и дополнительные местные упругопластические деформации кристаллической решетки. [c.136] Согласно современным дислокационным теориям пластическая деформация представляет собой процесс зарождения, перемещения, а также аннигиляции дислокаций. Дислокации концентрируются в зонах с химической микронеоднородностью, по границам зерен, по плоскостям скольжения, в виде пространственной сетки длина и плотность дислокаций определяют дислокационную структуру металла, которая зависит от прошедших в металле пластических деформаций. Напряженное состояние дислокации зависит от характера расположения дислокаций и расстояния между ними. Неоднородность распределения дислокаций приводит к неоднородному распределению скрытой энергии деформации в деформированном объеме металла. Отожженные металлы имеют плотность дислокации 10 —10 см- . В процессе наклепа средняя плотность дислокации может увеличиться до 10 —10 см- , и, следовательно, потенциальная энергия Wd увеличивается при наклепе на несколько порядков. [c.137] В соответствии с теорией дислокаций хрупкие трещины в металле возникают в тех областях металла, где плотность задер-женных дислокаций достигает критической величины [58], т. е. величина энергии упругой деформации решетки в этом объеме в результате скопления и взаимодействия их достигает предельной для данной решетки величины. Когда движущаяся трещина проходит вблизи скоплений с критической (или близкой к критической) плотностью дислокаций, ее распространение облегчается вследствие того, что упругая энергия (И7ц), запасенная в области, прилегающей к вершине распространяющейся трещины, переходит непосредственно в работу разрушения. Если движущаяся трещина встречается со скоплением дислокаций, плотность которых меньше критической, то распространение трещины по хрупкому типу затрудняется, так как упругая энергия, запасенная у вершины, переходит не в работу хрупкого разрушения, характеризующуюся малой величиной, а в работу пластической деформации, значительно превышающую работу хрупкого разрушения. [c.137] С другой стороны, образование и развитие трещины можно связать с выходом на поверхность определенного числа дислокаций. При перемещении дислокации в плоскости скольжения и выходе ее на поверхность возникает ступенька, равная вектору Бюр-герса Ь. Если в данной плоскости скольжения на поверхность выходит п дислокаций, то высота ступеньки равна пЬ. Пластическое деформирование, связанное с выходом дислокаций на поверхность (разрядка дислокаций), есть акт разупрочнения локальных областей металла, так как результирующим эффектом при этом будет повреждение поверхности в виде ступеньки. Эти ступеньки могут считаться зародышами вязких трещин, развитие которых сопровождается локальной пластической деформацией. Вязкохрупкое разрушение возникает в результате образования как хрупких трещин вследствие накопления критической плотности дислокаций, так и вязких трещин в результате выхода на поверхность дислокаций [58]. [c.137] Зоны с повышенной плотностью дислокаций химически более активны в связи с наличием облаков примесных и растворенных атомов, что интенсифицирует коррозионные и сорбционные процессы в этих зонах. В связи с этим дислокационная структура влияет на механизмы межкристаллитного и транскристаллитного растрескивания. В материалах, имеющих низкую энергию упаковки и способных к ближнему упорядочению, дислокации располагаются копланарно , плоскостными группами, скольжение в которых приводит к разрушению ближнего порядка и повышенной плотности дислокации в плоскостях скольжения в зоне разрушения. Такие металлы весьма восприимчивы к коррозионному растрескиванию транскристаллитного типа. Чистые металлы и сплавы, где облегчено поперечное скольжение и где возникают спутанные клубки дислокации, не склонны к внутрикристаллитному коррозионному растрескиванию. При межкристаллитном растрескивании области с высокой плотностью дислокаций расположены у границ зерен, поэтому трещина развивается по границе, которая действует, как барьер для пластической деформации соседних зерен. В результате этого энергия деформации, концентрирующаяся на границе, способствует дополнительному увеличению энергии границ зерен, необходимому для разделения зерен под действием приложенных напряжений. Очевидно, при малых степенях пластической деформации имеет место усиление начальной анодности границ вследствие накопления на них энергии деформации. Дальнейшее увеличение степени деформации приводит к деконцентрации энергии, в связи с тем что деформация захватывает все зерно, что в конечном итоге может привести к увеличению стойкости. [c.138] В свете изложенного, неоднозначное влияние степени деформации по отношению к различным металлам можно связать с различной чувствительностью последних к двум явлениям. С одной стороны, увеличение степени деформации, увеличивая плотность дислокаций и скрытую энергию деформаций увеличивает склонность металла как к механическому разрушению, так и, вследствие повышения химической активности,— к коррозионному разрушению. С другой стороны, при данном общем уровне скрытой энергии деформации вероятность растрескивания, т. е. локального разрушения, тем больше, чем больше неоднородность пластической деформации как в пределах зерен, так и межзеренной, т. е. чем больше неоднородность и концентрация напряженности И рода, и вероятность растрескивания тем меньше, чем меньше неоднородность, даже при высокой плотности дислокаций. [c.138] При различных деформационно-силовых схемах и степени деформации факторы, повышающие и понижающие стойкость против корозионного растрескивания, проявляются в разной степени. Как правило, при сжимающей активно-деформирующей силе факторы, повышающие стойкость, в первую очередь изменяющие напряженное состояние (уменьшение растягивающих и создание сжимающих компонентов напряжений), преобладают над факторами, понижающими стойкость. В связи с этим при использовании методов деформации сжатием путем прокатки, высокоскоростного деформирования, дробеструйной, а также пескоструйной и гидроструйной обработок можно ожидать повышения стойкости большинства металлов против коррозионного растрескивания. При этом надо иметь в виду, что при всех деформационно-силовых схемах снятия собственных напряжений, особенно при использовании в качестве активно-деформирующей силы растяжения, наряду с улучшением напряженности I рода, возможно ухудшение напряженности II рода. [c.139] Таким образом, при конкретном анализе ввиду неоднозначного влияния пластической деформации необходимо учитывать природу металла и среды, деформационно-силовую схему, степень и условия деформирования. [c.139] Деформирование сварных соединений применяется как способ улучшения их качества, уменьшения коробления и снятия остаточных сварочных деформаций. Последнее представляет наибольший интерес для повышения стойкости сварных соединений против коррозионного растрескивания, так как роль напряженности I рода является одним из главных условий растрескивания. [c.139] При общем деформировании изгибом и растяжением также удается предотвратить растрескивание, однако неоднородность пластической деформации может вызвать появление вторичных остаточных напряжений (рис. 49) и увеличить склонность к растрескиванию. [c.140] Влияние сварочных пластических деформаций изучалось на имитационных образцах по методике, изложенной в п. 2 гл. П. Образцы подвергались термодеформационному воздействию, характерному для различных зон сварных соединений. Из полученных данных (рис. 50) видно, что степень совместного влияния температуры и пластической деформации неоднозначна для различных сплавов. [c.140] Макротрещина развивается нормально действующим растягивающим напряжениям I рода вплоть до окончательного разрушения с появлением в процессе развития дочерних трещин (ветвлений), обусловленных различием направлений максимальных макронапряжений I рода и максимальных микронапряжений II рода в вершине трещины, ориентированных под углом 40—100° к направлению наряжений I рода. [c.142] Вернуться к основной статье