Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 34

На рис. 5.3.1, в приведено двухпараметрическое распределение сигналов АЭ в координатах «Энергия АЭ E_АЭ – Частотный коэффициентK_f ». Численное значение энергии E_АЭ находится в диапазоне 2*10^-4 ¸ 800 мВ²с, параметры частотного коэффициента K_f. – в диапазоне 2,2 ¸ 4,8. Область рассеяния параметров двухпараметрического распределения сигналов АЭ несколько отличается от таковой для образцов с покрытием 10 мкм: нагружение образцов с покрытием 10 мкм сопровождается образованием микро- и макротрещин, характеризуемых величиной частотного коэффициента K_f ≤ 4,8 (рис. 5.3.1, б). Сигналы АЭ от микро- и макротрещин для образцов с покрытием 14 мкм ограничены численным значением K_f ≤ 4,4. Это может быть связано с увеличением приращения размеров развивающихся или вновь образующихся дефектов. Кроме того, часть микротрещин перерастает в макротрещины. Первые признаки визуально регистрируемой пластической деформации появляются в подложке в областях, прилегающих к упрочненному поверхностному слою при значении деформации ~ 1 % (рис. 5.3.7, а). Это может быть связано с локализованным развитием пластической деформации в этих областях, что сопровождается интенсивной ротационно-сдвиговой деформацией.

трещины
Рис. 5.3.7. Фотографии поверхности образца стали 12Х18Н10Т с азотированным поверхностным слоем 14 мкм на различных стадиях деформации: а) 1,5 %; б) 2,4 %; в) 3,4 %; г) 7,0 %; размер изображения 700´500 мкм

При степени деформации e»1,3 – 1,5 % появляются первые трещины, приводящие к фрагментации приповерхностного слоя (рис. 5.3.7, а). Образование макротрещин при таких степенях деформации выражается в повышении числа регистрируемых АЭ-сигналов, излучаемых от источников типа макротрещин (показано стрелками и обозначено цифрой 6 на рис. 5.3.8, а).

Анализ графиков активности АЭ как функции степени деформации, а также производной приложенной нагрузки dσ/dε=f(ε) позволяют выделить 5 характерных стадий развития пластической деформации, подобно тому, как это было сделано в образце с азотированным слоем толщиной 10 мкм. Первая стадия _14мкм I (e = 0¸0,3 %) соответствует преимущественно упругой деформации (с точки зрения макрорассмотрения) и ей соответствует два пика на кривой активности: дислокационных источников (точка 1, рис. 5.3.8, а) и микротрещин (точка 2, рис. 5.3.8, а). Особо отметим появление сигналов, источники которых был определены нами, как макротрещины (точка 3, рис. 5.3.8, а). Стадия _14мкм II (e = 0,3¸0,9 %) – параболического упрочнения характеризуется снижением коэффициента деформационного упрочнения dσ/dε, а также значительным уменьшением активности АЭ всех трех типов источников. Стадия _14мкм III (e = 0,9¸1,9 %) – характеризуется образованием первичных трещин и снижением скорости уменьшения dσ/dε, что по данным оптической микроскопии соответствует этапу активного формирования в азотированном слое трещин (рис. 5.3.7, б, в). Соответственно на графике активности АЭ наблюдается всплеск генерации источников всех типов: dN/dt _{14мкм III дисл.} £ 90 (точка 5, рис. 5.3.8, а); dN/dt_{14мкм III мик.тр.}£ 55 (точка 4, рис. 5.3.7, а); dN/dt_{14мкм III мак.тр.}£ 8 (точка 6, рис. 8, а). Стадия _14мкм IV (e = 1,9¸36 %) может быть охарактеризована как квази-линейная со слабым коэффициентом деформационного упрочнения (рис. 8, б). На данной стадии продолжается процесс растрескивания азотированного слоя (рис. 5.3.7, в, г), что подтверждается активностью источников АЭ от микро- и макротрещин. В это же время, для источников всех трех типов активность АЭ постепенно снижается до минимального значения. При e = 36% ее можно охарактеризовать следующим образом: dN/dt_{14мкм IV дисл.} ~ 12; dN/dt_{14мкм IV мик.тр.} £ 3; dN/dt_{14мкм IV мак.тр.} ® 0. На стадии _14мкм V формирование шейки (e = 36¸38,2 %) фиксируется некоторое количество сигналов от микротрещин, в то время как основная активность АЭ относится к источникам дислокационного типа dN/dt_{14мкм V дисл.}£ 8. Такая картина сохраняется вплоть до разрушения образца. Небольшой пик активности сигналов АЭ дислокационного типа и излучаемых при образовании микротрещин наблюдается непосредственно перед разрушением.