Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 3

Стадия I (ε = 0÷0,5 %) классифицируется как стадия упругости на основании возрастания в течение данной стадии значений величины ds/de. Ближе к окончанию стадии I наблюдается наличие пика активности АЭ, достигающего значений dN/dt = 22 с^-1. Интегральное значение интенсивности деформации сдвига изменяется в пределах γ = 8·10^-5 ÷1,4·10^-4. Стадия II (ε = 0,5÷1,4 %) аналогична соответствующей стадии пластической деформации для стали 45 и характеризуется высокой скоростью снижения ds/de. Стадия условно может быть разделена на две небольшие стадии: II₁ – начало пластической деформации и II₂ – наиболее короткая стадия текучести или легкого скольжения, где ds/de = 0 и которая становится заметной лишь при значительном увеличении масштаба рассмотрения графика по оси e. Особенностью стадии II, характерной для материалов с наличием площадки текучести, является наличие второго пика активности АЭ dN/dt = 25 с^-1 максимального для деформационного процесса образца стали 20 в целом (рис. 5.1.3, б). Это отличает сталь 20 от стали 45, где дальнейшее повышение активности АЭ на стадии упрочнения было связано с наличием и растрескиванием закаленного слоя с повышенной твердостью.

В результате, наличие дополнительной «фазы» (упрочненной кромки) в составе образцов стали 45 оказывает влияние не только на свойства материала, но и на характер стадий развития деформации. АЭ, в данном случае, выступает чувствительным инструментом анализа структурных изменений на каждой из стадий.

На стадии III (ε = 1,4÷2,7 %), которую также можно разбить на две приблизительно равные подстадии, наблюдается увеличение ds/de, характерное для начала упрочнения материалов. Стадия III₁ роста значений ds/de сопровождается спадом активности АЭ практически до нуля. На стадии III₂ очень короткого периода линейного упрочнения активность АЭ незначительна: dN/dt < 5 с^-1.

На стадии IV, как и для стали 45, характерно убывание с малой постоянной скоростью коэффициента деформационного упрочнения ds/de. Активность АЭ при этом минимальна или отсутствует совсем. Суммарный счет сигналов АЭ на стадии IV составляет N = 10.

Интегральная интенсивность деформации сдвига достаточно равномерна и на всем протяжении пластической деформации (стадия II) и упрочнения (стадии III и IV) находится в пределах γ = 0,8·10^-4÷ 1,2·10^-4.

На завершающей стадии V образования шейки ввиду локализации деформации при установленных параметрах акустической аппаратуры зарегистрировать сигналы АЭ не удалось. Однако, именно данная стадия характеризуется значительным ростом интегральных значений интенсивности деформации сдвига в связи с тем, что регистрация изображений производилась insitu именно в области максимальной локальной деформации (шейке). Это связано с большей чувствительностью оптико-телевизионного метода к оценке локальных деформаций по сравнению с интегральной характеристикой деформации, оцениваемой по диаграмме «s–e». Рассчитанные значения γ на последней стадии выросли до γ = 9,2·10^-4.

Характерные картины деформационного рельефа и поля векторов перемещений для образцов исследованной стали 20 для различных степеней деформации приведены на рис. 5.1.4. В целом, можно констатировать, что в течение всего времени нагружения деформация развивается достаточно однородно: в начальный период пластической деформации (начиная со стадии II) в образце наблюдаются процессы, отдаленно напоминающие формирование полос Людерса, когда происходит постепенное равномерно распределенное изменение деформационного рельефа на поверхности. Последний формируется в результате сдвигов, поворотов зерен, экструзий и интрузий локальных объемов на микро- и мезоуровнях. В результате на рабочей части образца наблюдается формирование достаточно однородного деформационного рельефа (рис. 5.1.4, а).