Изменение упругих свойств при деформации и отжиге

Определение упругих констант для металлических материалов в настоящее время еще недостаточно надежно. Сообщаемые в литературе величины упругих констант для тех или иных материалов весьма значительно расходятся между собой. Так, для меди значения модуля упругости установлены между 11000 и 13000 кг/мм2.

Столь большие различия тем более удивительны, что упругие свойства металла считаются свойствами, не зависящими от структуры.

В противоположность твердости они должны лишь незначительно изменяться при деформировании, введении добавок, термической обработке и т. д. Изменения эти возможны лишь постольку, поскольку они могут быть связаны с появлением новых кристаллических фаз. Также и теоретически трудно объяснить, каким образом электрические силы которые действуют между атомами и электронами решетки, которые удерживают эту решетку и против сопротивления которых возникают упругие искажения, зависят от каких-либо иных факторов, кроме структуры атома и структуры решетки.

В действительности обнаруживается, что наиболее легко поддающееся измерениям упругое свойство - сжимаемость, указывающая на изменение объема при всестороннем нагружении, практически не зависит от предшествовавшей истории материала и вида испытаний.

Напротив, прочие упругие свойства, из которых наиболее полно изучен модуль упругости, по-видимому, в значительной степени зависят от условий испытания.

Что касается в частности влияния деформации, то в настоящее время можно считать выясненным, особенно после опытов Кунце, что вызываемые деформацией изменения объясняются взаимодействием двух процессов: установлением текстуры и возникновением собственных напряжений. При растяжении медного стержня модуль упругости, например, вначале сильно уменьшается; затем достигается минимум и в конечном счете наблюдается медленный рост. Напротив, при дальнейшей обработке, которая, как, например, вылеживание в течение 24 час или отпуск при 100°, может влиять лишь на собственные напряжения, с увеличением степени деформации наблюдается медленное возрастание модуля упругости.

Такого изменения следует ожидать при упорядочении кристаллов, так как при растяжении они устанавливаются параллельно оси стержня своим направлением (111), которое обладает особенно высоким модулем упругости. Следовательно, влияние собственных напряжений при растяжении, когда возникают лишь скрытоупругие напряжения, весьма значительно. В то время как благодаря упорядочению кристаллов модуль упругости меди при растяжении на 40% повышается приблизительно на 8%, собственные напряжения уменьшают модуль упругости до 15%, особенно при весьма малых растяжениях. Однако при более сильных деформациях влияние напряжений значительно понижается.