Файл: Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях..pdf

ные исследования показали, что причиной появления площадок являются внутренние трещины, ориентированные строго вдоль волокна, далее называемые продольными трещинами. Их выход на поверхностях макрошлифа в штамповке показан на рис. 99.

Продольные трещины резко снижают механические свойства металла в направлении поперек волокна, практически не снижая их в направлении вдоль волокна (табл. 24). В практике продоль­ ные трещины называют расслоениями, окисными пленами и др. Термин «расслоение» недостаточно четко характеризует описывае­ мый дефект, так как, согласно принятому определению [120], для расслоения характерно наличие внутри металла одного или ряда дефектных мест, указывающих на нарушение цельности металла до его деформации. Проведенные же нами исследования таких начальных нарушений не обнаружили [140]. Причинами, вызывающими образование указанных дефектов в алюминиевых сплавах, могут быть, по литературным данным, наличие окисных плен и присутствие водорода [121, 122].

Проведенные нами исследования поверхности трещин мето­ дами электронной микроскопии, электронографии и рентгеиострукгурного анализа не обнаружили присутствия более толстой окисной плены, чем обычная защитная плена. Кроме того, на­ блюдаемое в поковках увеличение количества трещин с ростом степени укова [124] не может быть объяснено наличием в металле окисных плен, а указывает на деформационный характер разви­ тия дефектов. Вторая точка зрения основывается на ряде экспери­ ментальных данных [122], которые подтверждают, что при боль­ шом содержании водорода в сплавах наблюдается возрастание количества продольных трещин.

Однако в высокопрочных алюминиевых сплавах наблюдалось (на примере сплава АМгб: AI—6% Mg—0,7% Мп с добавкой

продольных трещин. При уменьшении толщины проката (е=75— 95%) количество трещин продолжает возрастать, а затем при е = = 95—97,5% уменьшается (табл. 25)

117

Кроме того, статистический подсчет величины продольных тре­ щин в зависимости от степени деформации металла, начиная от 50 % деформации, показал, что трещины в процессе дальнейшей про­ катки уменьшаются в размерах и в горячекатаных листах тол­ щиной 5—6 мм при деформации 97% происходит практически полное залечивание трещин.

Для того чтобы трещина, возникшая в металле, распространи­ лась в окружающую матрицу, необходима повышенная концентра­ ция упругих напряжений в зоне металла вокруг этой трещины.

Известно, что внутренние напряжения, вызывающие распростра­ нение трещин, понижают компактность атомной решетки и, следо­ вательно, уменьшается плотность металла. Проведенные нами

нях деформации 50—75% она резко возрастает, что свидетель­ ствует об интенсивном снятии внутренних напряжений.

При горячей деформации снятие внутренних напряжений может происходить тремя путями: рекристаллизацией, пластической деформацией без разрушения сплошности деформируемого тела

118

и разделением тела на части, т. е. путем образования трещин [125, 126]. Вышеприведенные данные подтверждают, что про­ дольные трещины в металле возникают в том же интервале степе­ ней деформации (50—75%), при которых происходит снятие внутренних напряжений, следовательно, релаксация внутренних напряжений при горячей прокатке происходит в определенной степени и за счет образования внутренних трещин.

Накоплению внутренней энергии и росту внутренних напряже­ ний в прокате, особенно из высоколегированных алюминиевых спла­ вов, до степеней деформации 50—60% способствуют неоднород­ ность величины литого зерна и пониженная пластичность ли­ того металла при повышенных температурах. Местами максималь­ ной концентрации внутренних напряжений будут границы областей металла с различной величиной зерна, так как в этих местах будет наибольшим градиент скоростей течения металла. Существо­ вание указанных областей и их сохранение до больших степеней деформации были показаны выше. Трещины, возникшие в этих зонах, преимущественно проходят по границам зерен (так как горячая деформация прокатанных сплавов происходит при темпе­ ратурах выше эквикогезивной, то энергетически выгоднее интер­ кристаллическое разрушение) и переходят с одной границы на другую параллельную границу (рис. 101). Действительно, про­ дольные трещины, имеющие в изломе матовую поверхность (ин­ теркристаллическое распространение трещины, образовавшей не­ сплошность), встречаются чаще и имеют большую площадь, чем продольные трещины с блестящими изломом (транскристалличе­ ское разрушение). Механизм образования трещин в других видах горячедеформированных полуфабрикатов принципиально не дол­ жен отличаться от механизма образования трещин в прокате. В горячедеформированном металле при любой схеме деформации зоны максимальной концентрации внутренних напряжений будут возникать параллельно направлению волокна.

Таким образом, одной из причин образования продольных трещин в горячедеформированных высоколегированных алюми­ ниевых сплавах является концентрация внутренних напряжений в зонах наибольших градиентов скоростей течения металла.

с низкой пластичностью сплавов), поэтому часть внутренней энергии релаксируется за счет образования трещин. Однако для образова­ ния продольной трещины в металле должна существовать зароды­ шевая микротрещина, которая под действием внутренних напряже­ ний может развиться в продольную трещину, причем чем меньше размер зародышевой микротрещины, тем больший уровень внутрен­ них напряжений требуется для инициирования ее развития. По­ этому наиболее опасными являются зародышевые трещины круп­ ных размеров, существующие в исходном металле. Как было показано выше, в промышленных алюминиевых сплавах истоЧ-

119