Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лабораторная работа 2.
Связь механических свойств с размером зерна и плотностью дислокаций.
2.1. Цель работы: исследовать влияния размера зерна и плотности дислокаций на прочностные и пластические свойства при растяжении.
2.2. Теоретическая часть
Размер зерна, плотность дислокаций оказывают существенное влияние на механические свойства металлов и сплавов. Предел текучести связан с диаметром зерна (D) известным уравнением Холла-Петча: , (2.1)
где (σ 0 - напряжение, необходимое для перемещения дислокаций внутри зерна; Ky - коэффициент, определяющий трудность передачи деформации от зерна к зерну. Физический смысл произведения Ky d-1/2 заключается в том, что оно характеризует напряжение, необходимое для инициирования работы дислокационных источников в соседних зернах. Уравнение (2.1) выполняется и для условного предела прочности многих сплавов с различной структурой. Если сплав подвергался холодной пластической деформации, в нем возрастает плотность дислокаций и напряжения в металле возрастают, т.е. возрастает предел упругости, предел текучести и предел прочности. Зависимость при этом определяется выражением:
(2.2)
где G - предел упругости; β - коэффициент, зависящий от природы металла; ρ - плотность дислокаций; b – вектор Бюргерса. Особенно чувствительными к плотности дислокаций являются прочностные характеристики (предел упругости и предел текучести). В то же время временное сопротивление разрушению (условный предел прочности σ b) мало зависит от исходной плотности дислокаций, так как к моменту достижения σ b плотность дислокаций за счет деформационного упрочнения становиться вне зависимости от исходной, очень большой.
2.3. Порядок выполнения работы
2.3.1. Провести испытание двух образцов одной и той же марки стали с разным размером зерна, в отожженном состоянии, третий образец из той же стали продеформировать на 5 %. четвертый- на 10 %, снять нагрузку и испытать повторно на растяжение.
2.3.2. По исходным машинным диаграммам определить
σ 0, 2 и σ b, δ и ψ.
2.3.3. Приготовить шлифы для металлографического анализа (в головке образца) и определить средний линейный размер зерна:
S = , (2.3.)
где S - площадь зерна, мм2; D - диаметр зерна, подсчитанный с помощью окуляр-микрометра по формуле:
D = , (2.4.)
где L - интервал линейки.
2.3.4. По своим экспериментальным и выданным преподавателем данным δ, σ 0.2, σ b и D построить зависимости механических свойств от размера зерна и определить коэффициенты уравнения Холла-Петча. 2.3.5. Измерить плотность дислокаций ρ в образцах после предварительного растяжения на 5 и 10 % по выданным электронным снимкам. 2.3.6. Проанализировать влияние D и ρ на σ 0.2 и σ в.
2.4. Требования к отчету
В отчете по работе должны быть представлены: - построенные кривые формации образцов с различным размером зерна и плотностью дислокаций; - графическая зависимость σ 0.2 и σ в от среднего значения размера зерна и от плотности дислокаций в предварительно растянутых образцах; - график изменения механических свойств сплава в зависимости от плотности дислокаций; - выводы по полученным зависимостям.
2.5. Контрольные вопросы
1. Как зависит предел текучести σ 0.2 от размера зерна? 2. Почему измельчение зерна приводит к упрочнению? 3. Каков физический смысл напряжения σ i в уравнении Холла-Петча? 4. Что характеризует Ky в уравнении Холла-Петча? 5. Как влияет плотность дислокаций на σ 0.2? 6. Как влияет плотность дислокаций на σ 0.2? 7. Почему с увеличением плотности дислокаций растут некоторые прочностные свойства? 6. Какое свойство σ 0, 05 или σ 0.2 увеличится больше при повышении исходной плотности дислокаций на 50 %? 9. Как влияет размер зерна и плотность дислокаций на пластические свойства?
|