5. Физический смысл кривой упрочнения

Г рафики, показывающие зависимость между сопротивлением пластической деформации и степенью деформации показываются кривыми упрочнения. Обычно эти зависимости получают в результате испытаний на растяжение металлических образцов. На основании таких испытаний можно достаточно эффективно оценивать зависимость, между σ_i и ε_i в области относительных деформации не превышающих 1, так как при больших деформациях в случае растяжения наступает разрушение. Степень деформации при многих операциях давлением может быть значительно больше 1 и тогда стандартное испытание на растяжение не даст нужных данных о зависимости между интенсивностью напряжений и деформаций. В таких случаях применяют экстраполяцию кривой, или же проводят испытания на сжатие, позволяющих вести осадку со степенью деформации до 200 - 300 %. Особенностью таких испытаний является необходимость максимального снижения трения между образцом и инструментом, так как в противном случае вместо схемы одноосного сжатия возникнет сложное объемное напряженное состояние и построение кривой, по таким испытаниям не будет отличаться корректностью. Для снижения трения осаживаемых образцов используют такие приемы как: нанесение спиральной канавки, заполняемой густой смазкой, проточка неглубокой полости, также заполняемой перед осадкой смазкой, применение тонких прокладок из фторопласта или свинца (рис. 5.1, рис. 5.2). Возможна также осадка в обычных условиях до степени деформации 50 % с последующей вырезкой из деформированного образца нового, меньших размеров и с дальнейшей осадкой и вырезкой.

Рис. 5.1. Нанесение

спиральной канавки

на торцах образца

Эти приемы позволяют достаточно точно построить кривые упрочнения металлов. Характер кривых упрочнения для различных металов различен и определяется сложными физико-механическими процессами, происходящими в структуре металла при его пластической деформации.

Наиболее интенсивное увеличение напряжения текучести наблюдается обычно на начальной стадии деформации (рис. 5.3).

В инженерной практике наибольшее распространение имеют кривые, получаемые из опытов на растяжение.

В зависимости от принятого показателя степени деформации различают кривые упрочнения первого, второго и третьего рода (рис. 5.4).

В кривых упрочнения первого рода напряжение текучести (σ_s ), дается в зависимости от относительного удлинения ε.

Чтобы построить кривую упрочнения любого рода, необходимо, прежде всего, получить индикаторную диаграмму усилие - абсолютное удлинение, а затем сделать пересчет усилий на рабочие напряжение, с одновременным вычислением соответствующих характеристик деформаций.

Рис. 5.4. Кривые упрочнения первого, второго и третьего рода

(f_т - текущая площадь)

Рассмотрим кривую упрочнения первого рода (рис. 5.5).

Н апряжение текучести для любого момента деформации можно определить из соотношения:

, (5.1)

где

Усилие растяжения в любой момент времени оценивается зависимостью:

(5.2)