ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ

Целью настоящей статьи является установление зависимости между теплообразованием и сопротивлением деформированию конструкционной стали.

На основании приведенных данных допустили, что при упруго-пластическом деформировании конструкционной стали теплообразование и повышение температуры поверхности изделия является результатом физико-химического взаимодействия дислокаций и атомов примесей в полосах скольжения. Взаимозависимость теплообразования и упруго-пластического деформирования экспериментально подтверждена в серии экспериментов по растяжению пластин из низкоуглеродистой стали. В процессе деформирования интенсивность деформаций и скорость деформаций являются основными факторами, определяющими локальный разогрев материала в очаге предразрушения, а температура напрямую влияет на скорость протекания диффузионных процессов и изменение физико-механических характеристик материала в зоне предразрушения. Установленная в экспериментах автора для низкоуглеродистой стали ВСт3сп при квазистатическом растяжении средняя температура разогрева зоны предразрушения составляет примерно (20–90)°С. Приведены данные процесса деформации стальных пластин, свидетельствующие о том, что упруго-пластическое деформирование сопровождается деформационным теплообразованием, а зарождение трещины является термомеханическим процессом. Тепло образуется в полосах сдвига, направление которых соответствует наибольшим сдвигающим напряжениям. Температура поверхности в зоне зарождения трещины достигала в стадии долома 88 °С.

С использованием понятия «поверхностная энергия» и формулы Лапласа выведена формула Давиденкова-Спиридоновой, определяющая сопротивление деформированию растянутого круглого стального стержня в стадии образования шейки и показана ее зависимость от деформационного теплообразования.

1. Губкин, С. И. Пластическая деформация металлов / С. И. Губкин. – М.: Металлургиздат, 1961. – Т. 2: Физико-химическая теория пластичности. - 416 с.

2. Эмиссионные процессы, сопровождающие деформирование и разрушение металлов / К. Б. Абрамова [и др.] // Физика твердого тела. – 1999. – Т. 41, Вып. 5. – С. 842–843.

3. Хайнике, Г. Трибохимия / Г. Хайнике. – М.: Мир, 1987. – 584 с.

4. Будадин, О. Н. Тепловой контроль / О. Н. Будадин, В. П. Вавилов, Е. В. Абрамова. – М.: ИД «Спектр», 2011. – 171 с.

5. Клявин, О. В. Физика пластичности кристаллов при гелиевых температурах / О. В. Клявин. – М.: Наука, 1987. – 256 с.

6. Thomson, W. On the Thermoelastic and Thermomagnetic Properties of Matter / W. Thomson // Quart. J. of Math. – 1857. No 1. – P. 57–77.

7. Horvath, L. Experimentelle Untersuchungen der im Stahlbau typischen Bauteile mit Thermovision: Dissertation zu Erlangung des Akademischen Grades Eines Doktor-Ingenieurs / L. Horvath – Cottbus: BTU, 2002. – 84 s.

8. Мойсейчик, Е. А. Исследование теплообразования и зарождения разрушения в стальной растянутой пластине с конструктивно-технологическим дефектом / Е. А. Мойсейчик // Прикладная механика и техническая физика. – 2013. – № 1. – С. 134–142.

9. Залога, В. А. О выборе уравнения состояния обрабатываемого материала для моделирования процесса резания методом конечных элементов / В. А. Залога, Д. В. Криворучко, С. Н. Хвостик // Вісник СумДУ. – 2006. – № 12 (96). – С. 101–115.

10. Давиденков, Н. Н. Анализ напряженного состояния в шейке растянутого образца / Н. Н. Давиденков, Н. И. Спиридонова // Заводская лаборатория. – 1945. – № 6. – С. 583–593.

11. Testing the Tensile Features of Steel Specimens by Thermography and Conventional Methods / M. Kutin [et al.] // Scientific Technical Review. – 2010. – Vol. 60, No 1. – Р. 66–70.

12. Лукин, Е. С. Исследование предельного состояния конструкционных сталей по термопластическому эффекту: автореф. дис. … канд. техн. наук : 01.02.06 / Е. С. Лукин. – Якутск, 2005. – 23 с.