2.7. Энергия, запасенная при деформировании

В процессе пластической деформации резко (на 3-4 порядка) растет плотность дислокаций и значительно увеличивается концентрация точечных дефектов. Это повышает свободную энергию деформированного тела. Особенно резко она растет за счет дислокаций, общая энергия которых в соответствии с выражением (1.15) пропорциональна их плотности.

Значительная часть энергии, затрачиваемой на деформирование, выделяется в виде тепла. Остальная же энергия накапливается кристаллом. Значение этой запасенной потенциальной энергии, которую называют скрытой энергией наклепа, связано со структурными изменениями, происходящими в процессе пластической деформации.

С увеличением деформации скрытая энергия наклепа вначале возрастает интенсивно, а затем ее рост замедляется, приближаясь к насыщению. Так, для меди, деформированной кручением, при малых степенях деформации поглощается до 10 % затраченной энергии, а при больших только 3 %. Это согласуется с уменьшением деформационного упрочнения на третьей стадии – деформации и объясняется явлением динамического возврата (гл. 4).

Абсолютное значение удельной скрытой энергии наклепа колеблется в широких пределах, так как зависит от типа деформированного металла, в частности, от его кристаллической решетки, от наличия в нем примесей, размера зерен, вида деформации и т. д. Сплавы с решеткой ГЦК упрочняются в несколько раз интенсивнее, чем сплавы с решеткой ОЦК, что иллюстрируется табл. 2.1.

Таблица 2.1. Изменение механических свойств сталей после холодной деформации.

Сталь	Степень деформации %	Свойства
		в МПа	0,2 МПа	 %	 %
Углеродистая (0.08 % С, решетка ОЦК)	0	418	300	31	73
	70	835	650	6	31
	95	1080	900	5	25
Высоколегированная аустенитная (решетка ГЦК)	0	619	246	80	72
	40	1125	1054	-	-
	90	1828	1820	5	43

Наклеп вызывает также изменение некоторых физических свойств металла (растет электросопротивление, коэрцитивная сила, падает индукция и магнитная проницаемость). В связи со сказанным в практике необходимо учитывать те изменения в свойствах металла, которые вызываются запасенной энергией [31].

На рис. 2.18 показано изменение запасенной энергии в процессе деформации сплава золото — серебро для разных температур. При низких температурах (Т = 77 К) накапливается значительно большая запасенная энергия (кривая 2), чем при комнатной температуре (кривая 1). Это хорошо согласуется с тем, что при низких температурах и предел текучести, и деформационное упрочнение больше. В данном случае дислокации эффективнее тормозятся различными препятствиями. При этом накапливается большая .потенциальная энергия.

Рис. 2.18. Зависимость запасенной энергии от степени деформации сплава 82,6 % Аи и 17,4% Ag: 1 - температура 77 К; 2 — комнатная температура (Д. Мак Лин)