Вплив релаксаційної обробки на в’язкість руйнування сплавів молібдену

5 Вплив релаксаційної обробки на в’язкість руйнування сплавів молібдену

Вивчали малолеговані сплави молібдену та сплав Mo-4%Re, деформовані та рекристалізовані при різних температурах. Механічні випробування сплаву проводили на гладких зразках, а малолегованого молібдену – як на гладких зразках, так і на зразках з надрізом. Випробування проводилися за схемою, яка включає в себе таку послідовність процесів: первинне навантаження при температурі Т₁ до деформації е₁ ® зупинка навантаження ® повне розвантаження ®нагрівання (або охолодження) зразка до температури Т₂ ® повторне навантаження до руйнування. Потім визначали поперечне звуження y₂ і напругу S_k2, порівнювали їх зі значеннями y і S_k, отриманими при безперервному навантаженні до руйнування при Т₂. Залежність механічних властивостей від температури . Аналіз цих даних дозволяє зробити висновок, що проведення релаксаційної обробки на гладких зразках приводить до збільшення межі плинності та напруги руйнування у два рази, а на надрізаних зразках тріщиностійкість збільшується у 1,5 рази. На нашу думку, цей ефект пов’язаний з затупленням тріщини та закріпленням дислокацій.

Спираючись на отримані дані, в роботі було проведено дослідження впливу температури на добуток К_1сs_Т для сплавів ЦМ-10 та МТ у відпаленому та деформованому стані при дії різних механізмів руйнування. Як видно , для всіх механізмів руйнування сталість добутку дотримується у всьому інтервалі температур. При цьому найнижче значення відповідає інтеркристалітному руйнуванню, середнє – відколу, найвище – відколу з релаксацією. Таку поведінку легко пояснити, виходячи з того, що рівень кривих визначається значенням тріщиностійкості, оскільки величина границі плинності для всіх механізмів руйнування майже однакова, найвище значення тріщиностійкості відповідає руйнуванню відколом з релаксацією, а найнижче - крихкому міжзеренному. Отримані дані для деформованого сплаву ЦМ-10 представлені

Температурна залежність К_1сs_Т на низькотемпературній ділянці відсутня, а після 250 ^оС спостерігається різке підвищення К_1сs_Т для всіх температур і ступенів деформації. Фрактографічні дослідження показали, що при низьких температурах випробування до 250 ^оС зразки руйнуються відколом, а при більш високих температурах на поверхні руйнування з'являються тріщини розшарування, тобто при 250 ^оС відбувається зміна механізму руйнування від відколу до поєднання відколу з розшаруванням. Поява тріщин розшарування різко підвищує тріщиностійкість по механізму Гордона-Кука. Ця зміна механізму руйнування призводить до того, що сталість виразу К_1сs_Т=const не дотримується.

Висновки

1. Встановлено (на прикладі сплаву молібдену ЦМ-10 з розміром зерна 300-400 мкм), що при транскристалітному руйнуванні температурна залежність тріщиностійкості при переході з крихкого стану до пластичного має немонотонний характер і складається з двох ділянок: 1 - без субкритичного підростання; 2 - із субкритичним підростанням тріщини перед переходом у катастрофічний долом.

2. Проведеними розрахунками показано, що залежно від співвідношення c/с ( c- довжина тріщини у вершині надрізу, с - радіус скругления вершини) змінюється ефективна гострота кінчика підростаючої тріщини, що і є причиною немонотонної залежності тріщиностійкості від температури.

Встановлена різка ( S- подібна) зміна концентрації напруг в вершині тріщини при c/с≥1. Вихід вершини підростаючої тріщини з «тіні» надрізу супроводжується спочатку зниженням тріщиностійкості, а потім відмічається її ріст, обумовлений триваючим зниженням границі плинності.

3. Визначено, що величина енергії активації процесу, що контролює температурну залежність тріщиностійкості, відповідає величині енергії активації руху дислокацій, оцінка якої проведена по температурній залежності границі плинності відповідно до підходу В.І.Трефілова та Ю.В.Мільмана.

4. Виявлено посилення залежності тріщиностійкості від розміру зерна при підвищенні температури. Це зумовлено залежністю величини співвідношення розмірів пластичної зони в вершині тріщини r_y і зерна d від температури. При низьких температурах (r_y/d<1) тріщиностійкість слабко залежить від розміру зерна. Різке посилення залежності тріщиностійкості від розміру зерна спостерігається при r_y/ d≥1.

5. Показано, що при інтеркристалітному характері руйнування, на відміну від транскристалітного, у вивченому діапазоні розмірів зерен і температур залежність тріщиностійкості сплаву МТ від розміру зерна відповідає вигляду рівняння Холла-Петча. Це обумовлено тим, що розмір пластичної зони істотно менше розміру зерна та ефект «торкання» пластичної зони границі зерна не має місця.

Література

1. Баньковский О.И. Трещиностойкость молибденового листа при переходе из хрупкого состояния в пластичное / О.И. Баньковский, А.Д.Васильев, А.Ю. Коваль [и др.] // Электронная микроскопия и прочность материалов. - Киев, 1989. - С. 52-58.

2. Коваль А.Ю. Вязко-хрупкий переход в крупнозернистых сплавах Mo+4%Re и МЧВП / А.Ю Коваль., А.Н. Щербань., В.Ф., Моисеев [и др.] // Электронная микроскопия и прочность материалов. - Киев, 1989. - С. 58-68.

3. Коваль А.Ю. Температурная зависимость разрушающего напряжения в области хрупкого разрушения / А.Ю. Коваль, А.Н. Щербань., В.Ф. Моисеев [и др.] // Пробл. прочности. – 1991. - № 11. – С. 57-62.

4. Горная И.Д. Повышение пластичности молибдена за счет релаксации при разгрузке и повторной деформации / И.Д. Горная, А.Ю. Коваль, В.Ф. Моисеев // Электронная микроскопия и прочность материалов. – Киев, 1994. - С. 70-78.

5. Коваль А.Ю. Влияние релаксационной обработки на разрушение молибдена / А.Ю. Коваль, Э.П. Печковский, Е.П. Полищук // Пробл. прочности. – 1995. - №7. – С. 73-80.

6. Коваль А.Ю. Трещиностойкость предварительно деформированного молибдена / А.Ю. Коваль, Э.П. Печковский, Е.П. Полищук [и др.] // Металлофизика и новейшие технологии. – 1995. – Т.17, № 7. – С. 72-80.