книги / Разрушение твердых тел

свидетельствует о том, что механизм возникновения микротрешин при проникновении жидкой среды по границам зерен ана­ логичен механизму водородной хрупкости, рассмотренному Петчем [9]. Как было отмечено ранее, Петч связывает снижение разрушающего напряжения с коэффициентом К\ и, следователь­ но, с параметром у — величиной поверхностной энергии при разрушении в контакте с данной средой. Наши наблюдения по­ казывают, что изменения состава жидкой среды сказываются на величине разрушающего напряжения только через пара­ метр ао/, но не через Ки тогда как изменения состава испытыва­ емого сплава влияют и на ао/, и на К\. Отсюда следует, что коэф­ фициент К\ связан главным образом с прочностными характери­ стиками, в то же время влияние жидкой среды выражается

лишь через а0/*- Изменения предела текучести подчиняются соотношению:

(3)

где значения ооу и К2 зависят от состава изучаемого сплава, но не связаны с изменениями состава жидкой среды.

Важную роль играет размер зерен. Действительно, коэффи­ циент К\ отражает влияние микроскопических пластических деформаций, приводящих к зарождению микротрещины; в свою очередь, образование микротрещин, обусловливаемое генерацией дислокаций и формированием скоплений, связано с размером зерен и возникновением актцрационного напряжения. Роль жидкой среды состоит в стабилизации и облегчении распростра­ нения микротрещин вследствие снижения их поверхностной энергии; однако это влияние поверхностной энергии, связано, по-видимому, с изменениями а0/. Анализ значения фактора разориентации направлений скольжения позволяет дополнить теорию микротрещин введением добавочного члена, характери­ зующего накопление энергии. Скопления дислокаций у границ зерен приводят к появлению высоких напряжений, которые в случае подходящего соотношения ориентаций в свою очередь могут вызвать образование дислокаций в прилегающем зерне. И наоборот, накопленная энергия может способствовать разви­ тию разрушения вследствие образования сетки микротрещин — будущего пути разрушения. Влияние размера зерен на проч­ ность в опытах с предварительной деформацией показывает, что

* Этот вывод находится в полном противоречии со всем содержанием ра­ боты. Действительно, лишь при контакте с ртутью (независимо от примесей) медные сплавы обнаруживают переход от вязкого разрушения к хрупкому интеркристаллитному разрыву, и этому качественному -изменению отвечает очень резкое снижение параметров у и К\. Однако нет оснований ожидать, что влияние небольших концентраций примесей, вводимых в ртуть (основной ак­ тивный компонент), может оказаться столь же сильным. См. также примеча­ ния к стр. 400 и 411. Прим. ред.

в случае крупнозернистых образцов разрушение определяется процессом формирования дислокационных скоплений, связанным с размером зерна; при этом с увеличением размера зерен склон­ ность к разрушению повышается. В случае сплавов с высоким напряжением течения и мелким зерном повышение склонности к разрушению, наблюдаемое при уменьшении размера зерен, можно связать с возрастанием упругой энергии, сопровождаю­ щим пластическое течение. Эта упругая энергия приводит к уменьшению той доли энергии разрушения, которая вносится создаваемыми пластическим течением дислокационными скоп­ лениями. Таким образом, наряду с энергией пластического тече­ ния и поверхностной энергией при разрушении следует учиты­ вать и этот третий энергетический фактор.

Интересна зависимость действия жидкой среды от ее соста­ ва. Представления об изменении степени понижения поверхност­ ной энергии сами по себе еще не дают возможности объяснить значительное влияние состава жидкой среды на свойства твер­ дого металла. По-видимому, для окончательного решения вопро­

по плоскостям скольжения, образовались транскристаллитные трещины.

Дальнейшее изучение микрофотографий фольги, подверг­ шихся коррозии под напряжением, показало, что первоначаль­ ные трещины образуются на активных (или бывших вначале активными) плоскостях скольжения, где в местах пересечений дислокаций образуются скопления дислокаций. При отсутствии таких скоплений не наблюдается и транскристаллитного разру­

на рис. 5) подвержены усиленному химическому растворению. Ранее Сванн и Наттинг [4] высказали предположение о том,

что в сплавах меди в условиях коррозии под напряжением трещины ^образуются в результате усиленного воздействия кор­ розионной среды на дефекты упаковки. В некоторой степени это предположение подтверждается рис. 7, где на одном из дефектов упаковки Видны следы сильного химического воздей­ ствия; соседние дефекты упаковки не тронуты коррозией; вместе с тем имеются определенные признаки сильного химического воздействия в областях нагромождений дислокаций. Отсюда мож­ но сделать заключение о том, что влияние энергии дефектов упаковки на чувствительность сплава к коррозии под напряже­ нием в первую очередь проявляется через изменение распреде­ ления дислокаций, а не через расстояния между частичными дислокациями и возникновение дефектов упаковки.

Интеркристаллитная коррозия под напряжением и соотноше­ ние между интеркристаллитным и транскристаллитным рас­ трескиванием массивного материала изучались на образцах, приготовленных из этого материала путем электрополирования. Образцы нагружали в растворе аммиаката меди [Cu(NH3) 4]S04, вызывающем быстрое растрескивание [5]. В этих условиях зарождение интеркристаллитных трещин в отожженной латуни 70:30, нагруженной д о напряжения, составляющего 90% от предела текучести, в большой степени зависит от ориентации границ зерен относительно свободной поверхности образца. В тех местах, где границы зерен составляют большие углы с этой поверхностью, воздействие среды более сильное по сравне­ нию с областями, в которых эти углы малы. Это иллюстрируется рис. 8; границы, наклоненные под большими углами, растравли­ ваются интенсивно, а границы, наклоненные, под малыми угла­ ми (дающие на фотографии большое число интерференционных полос), не подвергаются химическому воздействию. Скорость такого воздействия, по-видимому, зависит также от относитель­ ной ориентации границ зерен. Этот эффект иллюстрируетея рис 9. В данном случае химическому воздействию подверглись почти все границы, за исключением тех участков, где их ориен­ тация изменяется из-за пересечения с двойником.