» » Влияние скорости деформации
11.01.2015

Скорость деформации оказывает существенное влияние на эффект воздействия жидких металлов на твердые. Это влияние обнаружено при испытании моно- и поликристаллических металлов.
Влияние скорости деформации

На рис. 80 представлено изменение истинного предела прочности и предельного относительного удлинения для монокристаллов олова при испытании на растяжение с различной скоростью деформации. Видно, что изменением скорости растяжения можно получить как резкое охрупчивание покрытых ртутью образцов, так и, наоборот, полностью устранить влияние ртути. Из рис. 80 следует, что максимальный эффект воздействия жидкого металла на монокристаллы олова при комнатной температуре наблюдался при наибольшей в этих опытах скорости деформации — выше 10в6 %/мин. Снижение скорости деформации приводит к уменьшению эффекта и при скоростях менее 10в3—10в4 %/мин эффект отсутствует.
Влияние скорости деформации

Испытания поликристаллических образцов показали болеe сложный характер влияния скорости деформации. В некоторых работах наблюдалось также, как и в случае монокристаллов, ослабление или, в предельном случае, исчезновение эффекта действия жидкого металла при уменьшении скорости деформации. На рис. 81 представлены диаграммы растяжения образцов ст. 20 с двумя скоростями растяжения — 10 и 0,055 мм/мин, полученные M.И. Чаевским и В.И. Лихтманом. Испытания проведены на цилиндрических образцах с диаметром рабочей части 10 мм и длиной 40 мм. Температура испытания 400 С. Исследовалось влияние двух жидкометаллических расплавов — эвтектических сплавов Pb—Bi и Pb—Sn. На рис. 81 видно, что при скорости деформации 10 мм/мин углеродистая сталь испытывает понижение прочности и пластичности под действием обоих расплавов (кривые 1, 3, 5). При меньшей скорости деформации (0,055 мм/мин) механические свойства стали на воздухе и в указанных жидких металлах одинаковы.
Аналогичное действие скорости деформации на эффект влияния жидкометаллической среды наблюдалось также в опытах со сталью 20Х. Образцы из этой стали испытывали на растяжение с такой же скоростью деформации, как и образцы из ст. 20, т. е. 10 и 0,055 мм/мин. Испытания проведены при температуре 400, 450, 500 и 600° С. В качестве жидкометаллической среды использовали сплав, содержащий 59,5% Sn, 36,7% Pb и 3,8% Al; растяжение образцов проводили в ванне с жидким металлом. Установлено, что при скорости деформации 10 мм/мин воздействие расплава, выразившееся в резкой потере сталью способности к пластической деформации, происходит только при температуре 400° С. Понижение скорости деформации до 0,055 мм/мин привело к полному восстановлению механических свойств стали, находящейся в контакте с жидким металлом, до исходного уровня.
Аналогичное действие скорости деформации на эффект влияния жидкого индия на алюминиевый сплав наблюдали Ростокер, Мак-Коги и Маркус.
В других работах установлено влияние скорости деформации на описываемый эффект, прямо противоположное наблюдавшемуся в перечисленных выше исследованиях. Показано, что повышение скорости деформации материала приводит к ослаблению воздействия жидкометаллической среды. Я.М. Потак и И.М. Щеглаков исследовали поведение стали 30ХГСА при статическом и динамическом изгибе. Испытание проведено на цилиндрических (диаметр 19 мм) образцах с круговым надрезом при температуре 300° С. Одну серию образцов испытывали без поверхностного покрытия, другую — с оловянным покрытием. Скорость статического изгиба составляла 1,5 мм/мин, динамического — 3,6*10в5 мм/мин. Сталь испытана в двух состояниях — с высоким и средним уровнем прочности. Результаты опытов помещены в табл. 39.
Влияние скорости деформации

Из таблицы видно, что при статическом изгибе стальных образцов работа их разрушения снижается под действием жидкого олова более чем на порядок. Быстрое приложение нагрузки к образцу почти целиком устранило вредное влияние поверхностной пленки жидкого металла.
Влияние скорости деформации

Гринвуд исследовал механические свойства меди при разных скоростях растяжения. Образцы использовались с ртутным поверхностным покрытием. Результаты приведены в табл. 40. В ней помещены механические свойствa меди без покрытия только для скорости деформации 40%/ч, но испытания проводились и при других скоростях. Они показали, что в рассматриваемом диапазоне скоростей деформации механические свойства медных образцов без покрытия постоянны. Учитывая это, на основании данных табл. 40 можно сделать заключенного значительном ослаблении эффекта воздействия жидкой ртути на медь при увеличении скорости деформации от 0,2 до 1000%/ч. Данные табл. 40 также показывают, что характер влияния скорости деформации на эффект одинаков для меди с крупным и мелким зерном.
Ослабление эффекта воздействия жидких припоев на механические свойства сталей при изгибе с увеличением скорости нагружения отмечено в работе.
Изложенные выше результаты исследований позволяют говорить о двух границах эффекта воздействия жидких металлов. Очевидно, при постоянной температуре влияние жидких металлов может наблюдаться в некотором интервале скоростей деформации. Ниже и выше определенных значений скорости деформации эффект не проявляется.
Следует отметить взаимосвязь между влиянием скорости деформации (нижняя граница) и температуры (верхняя граница) на эффект действия жидких металлов. Так, повышение температуры испытания может привести к перемещению границы обнаружения эффекта в область более высокой скорости деформации или устранить его вообще. Аналогично повышение скорости деформации может вызвать существенное повышение температурного порога вынужденной хладноломкости. Связь между температурой и скоростью деформации на основании испытаний алюминиевого сплава, покрытого жидкой ртутью, содержащей 3% Zn, найдена в виде
Влияние скорости деформации

где T — температура; v — скорость деформации; А и В — постоянные. Уравнение (148) получено путем соединения точек на графике «температура — скорость деформации», соответствующих одинаковой величине относительного удлинения образцов. В данном случае соответственными состояниями испытуемого металла считались такие, в которых металл обладает одинаковой пластичностью.
Следует отметить, что зависимость между температурой хрупкого перехода и скоростью деформации вида (148) нервоначально была установлена при испытании металлов в неактивной среде Ф. Ф. Витманом и В. А, Степановым; для условий воздействия адсорбционно-активной жидкометаллической среды ее применимость установлена В. И. Лихтманом и Е. Д. Щукиным.