доктор технических наук, профессор кафедры материаловедения, технологий материалов и термической обработки металлов.
603930, Россия, Нижний Новгород, Минина, 24.
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Materials Science, Technology of Materials and Heat Treatment of Metals”.
Nizhny Novgorod.
кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения, технологий материалов и термической обработки металлов.
603930, Россия, Нижний Новгород, Минина, 24.
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Materials Science, Technology of Materials and Heat Treatment of Metals”.
Nizhny Novgorod.
аспирант кафедры материаловедения, технологий материалов и термической обработки металлов.
603930, Россия, Нижний Новгород, Минина, 24.
Postgraduate of the Chair “Materials Science, Technology of Materials and Heat Treatment of Metals”.
Nizhny Novgorod.
кандидат технических наук, заместитель директора.
603035, Россия, Нижний Новгород, Чаадаева, 1.
Cand. Sci. (Eng.), Deputy Director.
Nizhny Novgorod.
Проанализировано распределение сталей различного класса прочности по сопротивлению деформации. При этом принимается во внимание, что в термодинамическом аспекте процесс деформации представляется диссипативным эффектом: имеет мес то переход части кинетической энергии внешнего механического воздействия во внутреннюю энергию деформируемого металла с формированием определенной дислокационной структуры. В связи с этим предложены энергетические критерии деформируемости металла, определяемые в стандартном испытании на растяжение. Основу этих критериев составляет работа деформирования, определяемая площадью диаграммы растяжения. При этом поглощенная энергия определяет удельную работу деформации, а темп поглощения энергии – сопротивление металла деформированию (податливость пластической деформации). Проведена количественная оценка проявления эффекта диссипации с сопоставлением значений удельных работ и критериев податливости. Исследование выполняли с использованием стандартных испытаний на растяжение образцов, изготовленных из сталей с различной прочностью, достигаемой за счет как химического состава (легирование), так и термической обработки, и применяемых для изготовления изделий различного конструкционного назначения. При этом в выбранной совокупности сталей диапазон предела текучести составлял 210 – 1660 МПа, временного сопротивления 840 – 1940 МПа. В результате установлено, что удельная работа сосредоточенной деформации на порядок превышает удельную работу равномерной деформации. Критерии податливости сосредоточенной деформации заметно ниже критериев податливости равномерной деформации, притом, что между ними наблюдается заметная корреляция. Пос леднее можно рассматривать как проявление структурной эволюции металла на обеих стадиях его деформирования, при которой в процессе самоорганизации диссипативной системы, каким является деформируемый металл, плотность дислокаций служит внут ренним параметром, управляющим эволюционным превращением. Установлена корреляционная связь критериев податливости с показателями предельных напряжений при равномерном деформировании и разрушении. Таким образом, проведено ранжирование различных по прочности сталей по энергии, поглощаемой при деформации. В прикладном аспекте численные значения удельной работы и критерия податливости полезно использовать для прогнозирования поведения при механическом воздействии в эксплуатации и механической обработке сталей различного класса прочности.
Steels of various strength classes were distributed and analyzed according to deformation resistance parameter. It is considered that the deformation process in the thermodynamic aspect appears to be a dissipative effect: a part of kinetic energy of the external mechanical action transfers to the internal energy of the deformable metal with the formation of a certain dislocation structure. Because of it the energy criteria were proposed for the deformability of metal, determined in the standard tensile test. The basis of these criteria is the deformation work, which was determined by the area of the tension diagram. In this case, the absorbed energy determines the unit rupture work, and the rate of energy absorption determines the metal deformation resistance (compliance of plastic deformation). Quantitative assessment of dissipation effect demonstration with matching of the unit rupture work values and the compliance criteria was evaluated. The study was carried out using standard tensile tests of samples, made of steels with various strengths, achieved due to chemical composition (alloying) and heat treatment, used to manufacture products of various structural purposes. Herewith in the selected complex of steels, the yield strength range was 210 – 1660 MPa, the ultimate strength was 840 – 1940 MPa. Consequently, it was established that unit rupture work of the concentrated deformation much exceeds the unit rupture work of the uniform deformation. The criteria of the concentrated deformation compliance are much lower than the criteria of uniform deformation compliance, moreover, there is a noticeable correlation between it. The correlation can be considered as a demonstration of the structural evolution of metal in both stages of its deformation, in which, in the process of self-organization of dissipative system, such as deformable metal, the dislocation density serves as an internal parameter controlling the evolutionary transformation. The correlation between the compliance criteria and the ultimate stresses under uniform deformation and fracture was established. Thereby, the ranking of steels with different strengths per energy, absorbed during deformation, was conducted. In the applied aspect, the numerical values of the unit rupture work and the compliance criterion can be used for predicting the behavior of steels of various strength classes under mechanical treatment and mechanical action during operation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.