Деформация сталей и сплавов под действием ограниченных нагрузок
Если воздействующие на металл напряжения близки к пределу текучести, то металл будет медленно деформироваться в течение времени, зависящем от величины напряжения и температуры испытания. Это явление иосит название ползучести. Ползучесть имеет место при всех температурах, начиная от абсолютного нуля до температуры плавления, однако механизм ползучести зависит от температурного интервала. Различают ползучесть логарифмическую, высокотемпературную и диффузионную.
Логарифмическая ползучесть имеет место при низких температурах, когда из-за низкой диффузионной подвижности элементов невозможен возврат механических свойств. В процессе ползучести металл постепенно упрочняется и скорость ползучести уменьшается. Характерная черта низкотемпературной ползучести — пропорциональность удлинения логарифму времени.
Наиболее распространенный в технике вид ползучести охватывает температурный интервал 0,4—0,7 Тад металла основы. В настоящем справочнике приведены данные, охватывающие этот интервал температур.
При температурах выше 0,7 Тм металла основы интенсивно развивается ползучесть вследствие ориентированной диффузии атомов под действием приложенных напряжений. Так, если к материалу прикладываются растягивающие напряжения, то атомы сплава интенсивно диффундируют в направлении к концам образца, а вакансии, наоборот, продвигаются в противоположном направлении. Длина образца при этом увеличивается.Прежде чем переходить к способам определения характеристик длительной прочности и ползучести, необходимо рассмотреть подробнее само явление ползучести. Промышленный металл массового потребления всегда представляет собой поликристалл. Под действием напряжений, прикладываемых к металлу, он испытывает различные виды деформации; упругую, вязкую и пластическую. Упругая деформация е описывается законом Гука: е=а/£, где о — приложенное напряжение; Е — модуль Юнга.
В отличие от упругой деформации вязкое течение характеризуется наличием деформации при условии пропорциональности приложенному напряжению не величины деформации, а скорости деформации. Вязкую деформацию в поликристаллических металлах связывают в основном с проскальзыванием по границам зерен. Вязкая деформация, подобно упругой, устраняется после снятия напряжений. Она всоЗеино четко проявляет себя при высоких температурах и может протекать одновременно с упругой деформацией, приводя к рассеянию механической энергии в виде тепла. Это так называемое внутреннее трение.
Пластическая деформация, наблюдаемая при приложении нагрузки, в отличне от упругой и вязкой деформаций, не устраняется после снятия иагрузкн и фиксируется прн механических испытаниях в виде остаточного удлинения и сужения.
При низкотемпературных испытаниях чаще всего вязким течением пренебрегают из-за его малой величины, ограничиваясь лишь определением упругой и пластической деформаций.