Техника - молодёжи 1974-10, страница 9

МОДЕЛИ

SS-QEZZZZI

W-fi! Л1

ЩЗШЕ фвшшв

cix _

X, -Цдгттт ^ -ргг'туэгш д

ЛХ 1 ош

U-

ск о rfl

if <&

сс[

а:

51

■э. w

__________ ОБЪЕМ

t о CQ g 1ц ^ § g

полный «РАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД + +ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

ОДНА ПЛАСТИЧЕСКАЯ

—ДЕФОРМАЦИЯ

^НЕПОЛНЫЙ Ч>А30ВЫЙ ПЕРЕХОД* + ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

lt= 1с=

I 1

I

UjS-^

3 5

УДАРНИК

ГЛУБИНА ОБРАЗЦА

ОБРАЗЕЦ ЖЕЛЕЗА

МОМЕНТ

С ФАЗОВЫМ

ГЛУБИНА ОБРАЗЦА

три ударные волны, которые распространяются сразу в обе стороны — в образец и в ударник. Как правило, ударник значительно тоньше испытываемого образца. Поэтому упругая ударная волна быстро достигает противоположной поверхности ударника. И тут с волной происходит нечто удивительное. Отразившись от поверхности обратно внутрь ударника, она превращается в свой «антипод». Если первоначальная ударная волна была волной упругого сжатия, то отраженная будет уже волной растяжения. Секрет такого перевоплощения весьма прост. Ударившись изнутри о поверхность вещества, волна сжатия заставляет эту поверхность податься немного вперед, чуть-чуть выпятиться. Тончайший слой материала у самой поверхности мгновенно растягивается. Это растяжение передается соседним слоям кристаллической решетки. И вот по ударнику, а затем и по образцу уже бежит вспять ударная волна растяжения (IV). Там, где она проходит, сразу снижается напряжение кристаллической решетки, вызванное предыдущими волнами сжатия, и эпсилон-железо перестраивается в альфа-фазу.

Скорость ударной волны растяжения гораздо выше скоростей волн сжатия. Поэтому она постепенно догоняет их. В первую очередь она настигает волну фазового перехода и гасит ее. Затем немного ослабевшая ударная волна разгрузки устремляется вдогонку за волной пластической деформации... Через некоторое время в образце нет ни одной ударной волны.

За какие-то миллионные, а то и десятимиллионные доли секунды железо успевает перестроиться из объ-емноцентрированной фазы в гранецентрированную и обратно. Мгновенная двойная перекристаллизация сопровождается столь сильным встряхиванием кристаллической решетки, что в ней возникает огромное число дефектов — дислокаций. Ученым известно, что достаточно большая концентрация дислокаций улучшает прочностные свойства металла. Когда кузнец обрабатывает молотом болванку, в ней наводится дислокационная структура, придающая в конечном счете требуемую прочность изделию. Но даже громадному заводскому молоту не угнаться за ударной волной по количеству создаваемых дислокаций. Взрыв уподобляется сверхбыстрому и сверхмощному кузнецу, который не просто деформирует кристаллическую решетку, а «перековывает» всю ее структуру.

Многоволновый характер ударных процессов в твердом теле был рассчитан Нигматулиным с помощью ЭВМ. Но сразу же наметились возможности косвенного обнаружения столь удивительного явления на опыте. Фазовый переход в железе будет происходить лишь до тех пор, пока ударная волна разгрузки не догонит третью, наиболее медленную волну сжатия. После этого металл станет упрочняться только за счет пластической деформации второй ударной волной. Измеряя вдоль образца какую-либо его прочностную характеристику, можно проследить за глубиной проникновения ударных волн. Действительно, исследователи наблюдали в образцах три различающиеся по твердости зоны. В первой, прилежащей к поверхности соударения, твердость самая высокая и постоянна вдоль всей зоны. Здесь произошел двойной фазовый переход. Во второй, очень узкой зоне твердость резко падает. Это объясняется тем, что из-за начавшегося ослабления волны III фазовый переход не охватил всего объема. Затем идет третья зона, где твердость наиболее низкая и постепенно уменьшается (с углублением в образец) до своей обычной величины. Это область чисто пластической деформации. Снимая срезы с испытанных образцов металла, можно, таким образом, изучать распространение в нем ударных волн. Экспериментальная проверка увенчалась успехом: совсем недавно, установив вдоль образца тензодатчики, удалось зафиксировать открытую сугубо теоретически многоволновую структуру.

7