Введение к работе
Актуальность темы. В течение нескольких десятилетий продолжаются детальные исследования пластической деформации (ПД) моно- и поликристаллических мет&ілов и сплавов, однако проблема пластического течения все еще далека от своего окончательного разрешения. Одним из наиболее сложных для понимания является вопрос о причинах локализации ПД, возникающей на самых ранних стадиях пластического течения в материалах. Принципиально важный этап в понимании природы пластичности и прочности твердых тел связан с представлениями о деформируемом теле как многоуровневой иерархически организованной системе. ПД развивается на нескольких взаимосвязанных масштабных уровнях: микро-, мезо-, макро-, и описать макродеформацию можно только адекватным самосогласованием микро - и мезоуровней. При этом каждый масштабный уровень характеризуется своими механизмами и закономерностями деформации. Для объяснения количественной связи микро -, мезо - и макроскопических параметров ПД необходимы эксперименты по исследованию макроскопической локализации деформации.
В настоящее время на базе положений физической мезомеханики о коллективных эффектах при пластическом течении, о структурных и масштабных уровнях деформации и разрушения выдвинуто предположение об автоволновом (АВ) характере формирования таких упорядоченных макро-масштабных картин локализации. В связи с этим возникает необходимость выяснения вопроса, связаны ли типы распределений неоднородностей формоизменения на макроскопическом уровне с существенными отличиями в кинетике пластического течения с разной структурой и химическим составом, или их можно наблюдать и в одном веществе, коэффициент деформационного упрочнения (КДУ) которого варьируется, например, за счет дополнитель-
ного легирования, не меняющего структуру сплава, но влияющего на его пластичность. Это обстоятельство обусловило интерес к экспериментальным исследованиям деформации на примере аустенитных нержавеющих сталей, в которых прочностные свойства повышаются за счет твердорастворного упрочнения атомами внедрения (азотом, углеродом).
Целью настоящей работы является исследование влияния твердорастворного упрочнения азотом монок-ристаллов хромоникелевой стали и их кристаллографической ориентации относительно внешней нагрузки на характер распределений локальных деформаций в данном материале. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие конкретные задачи :
-
Используя мегод двухэкспозишюнной спскл-интерферомегрии. исследовать пространственные распределения компонент тензора пластической дис-торсіїи в монокристаллах высокоазотистых аустенитных сталей с различной ориентацией оси нагружения и разным содержанием азота.
-
Установить взаимосвязь между картинами распределений локальных деформаций и стадийностью кривых упрочнения исследуемых монокристаллов.
-
Определить параметры распределений компонент тензора дисторсии в процессе нагружения монокристаллов с различной ориентацией оси растяжения и влияние концентрации азота в сталях.
Научная новизна и практическая ценность результатов. Экспериментальное исследование ПД в аустенитной стали с повышенным содержанием азота позволило установить, что в этом материале наблюдаются все картины локализации деформации, обнаруженные ранее, а условия реализации и наблюдения различных типов распределений локальных деформаций определяются кристаллогеометрией нагружения и концентрацией азота в материале. Удаюсь подтвердить существование взаимно однозначной связи между зако-
ном деформационного упрочнения и характером локализации деформации. Использование для экспериментов одного материала позволяет утверждать, что в этом случае изменения картин локализации деформации фактически контролируются только содержанием азота в стали и ориентацией осей растяжения образцов. Полученные в работе результаты позволяют установить количественные соотношения между масштабами уровней ПД, а также высказать предположение о их природе для каждого из трех уровней.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Совокупность экспериментальных результатов об упорядоченных распределениях локальных деформаций при пластическом течении монокристаллов высокоазотистой стали.
-
Результаты сопоставления типов распределений локальных деформаций с ориентацией нагружаемых материалов и концентрацией азота в них.
-
Анализ экспериментальных данных в рамках АВ представлений о характере пластической деформации.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на: XIV Международной конференции по физике прочности и пластичности материалов (Самара, 1995); Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Тамбов, 1996); III Международной школе - семинаре по проблемам «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 1996); Симпозиуме. Синергетика. Структура и свойства материалов. Самоорганизующиеся технологии. (Москва, 1996); 11 - ой Международной зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1997); V International Conference Computer Aided Design of Advanced Materials and Tehnologies CADAMT ' 97 (Baikal Lake, Russia, 1997); IX Международнаой конференции « Взаимодействия дефектов и неупругие явления в твердых телах», IIAPS - 97 (Тула, 1997); I Международном семина-
ре «Актуальные проблемы прочности».им. Лихачева В.А. и ХХХШ семинар « Актуальные проблемы прочности» (Новгород, 1997); 11 th International Conference on the Strength of Materials (Prague, Czech Republic, 1997). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим объемом 128 страниц состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа иллюстрирована 42 рисунками, содержит 10 таблиц, библиографический раздел включает 171 наименование.
