К вопросу об эффекте Баушингера

способов повышения результативности функционирования многостадийных технологических систем. // Сталь. 2012. №7. С. 51-54.

14. Голубчик Э.М., Корчунов А.Г., Пивова-рова К.Г. Лысенин А.В. Применение адаптационных механизмов для повышения качества продукции с глубокой степенью переработки // Вестник Воронежского гос. техн. ун-та. 2011. № 5. С. 131134.

15. Рубин Г.С., Полякова М.А., Чукин М.Г., Гун Г.С. Протипология-новый этап развития стандартизации метизного производства // Сталь. 2013. №10. С. 84 - 86.

16. Gun G.S., Rubin G.Sh., Chukin M.V., Gun I.G., Mezin I.U., Korchunov A.G. Metallurgy qualimetry theory design and development // Vestnik

of Nosov Magnitogorsk State Technical Universety. 2013. №5. рр. 67 - 70.

17. Голубчик Э.М. Адаптивные подходы к управлению качеством продукции в многовариантных технологических системах // Методы менеджмента качества. 2013, №7. С. 36-41.

18. Голубчик Э.М., Телегин В.Е., Рубин Г.Ш. Применение принципов технологической адаптации при управления показателями качества в многовариантной технологической системе изготовления холоднокатаной ленты // Качество в обработке материалов. - 2014. - №1. - С. 34-41.

19. Голубчик Э.М. Адаптивное управление качеством металлопродукции // Вестник МГТУ им Г.И. Носова, 2014, №1. С. 63-69.

К ВОПРОСУ ОБ ЭФФЕКТЕ БАУШИНГЕРА

Аннотация. Представлен материал, характеризующий особенности влияния различных факторов на проявление эффекта Баушингера. Сделана попытка систематизации давно известных и выявленных недавно данных по этой теме.

Ключевые слова: эффект Баушингера, деформация, разупрочнение.

Одним из факторов, влияющих на качество готовых металлических изделий, подвергающихся знакопеременному на-гружению при изготовлении, является эффект Баушингера. Известно, что он возникает при знакопеременном нагружении металлов и сплавов [1-5] и присущ всем им [4, 5].

На эффект Баушингера влияют следующие факторы [6, 7]:

степень предварительной деформации; величина зерна и тип кристаллической решетки; структура, свойства, состав сплава; скорость деформирования; вид напряженного состояния; вид деформированного состояния; амплитуда знакопеременных нагружений; характеристика упрочнения металла или сплава.

Остановимся подробнее на перечис-

ленных выше факторах. О том, как влияет степень предварительной деформации на эффект Баушингера, мнения ученых расходятся: сам Баушингер считал, что уменьшение предела упругости при изменении знака нагружения тем больше, чем больше величина предварительной деформации при первом нагружении [1, 2, 8].

По мнению Сакса и Шойи существует предельная небольшая величина предварительной деформации для получения максимального эффекта Баушингера [9]. По их мнению, эта величина для некоторых сталей составляет всего 1,5 %.

Имеются также данные [10], что, на стали марки 20 после предварительного растяжения на 7,9 % предел пропорциональности при повторном сжатии снижается на 71 %.

Авторы, исследовавшие поведение металлов и сплавов при различных степенях деформации [4, 5], утверждают, что эффект Баушингера наблюдается как при малых, так и при больших степенях деформации, вплоть до 100 % и более.

К тому же выводу приводят опыты, проведенные рентгенографическим методом, результаты которых авторы Васильев Д.М. и Шульц К.Я. отразили в своих работах [11, 12].

Авторы работы [13] отмечают, что разупрочнение стали стали 30Г1Р наблюдается при степени деформации образцов не более е = 40 % после их предварительной осадки.

При оценке влияния величины зерна на эффект Баушингера мнения ученых тоже различаются. Например, изучая влияние величины зерна на эффект Баушинге-ра, Вулли Р.Л. сделал вывод, что этот эффект не зависит от величины зерна [14].

Опыты Ратнера С.И. и Данилова Ю.С. позволяют сделать вывод о том, что эффект Баушингера зависит от величины зерна и наблюдается во всех металлах и сплавах, независимо от типа кристаллической решетки [15].

Несмотря на наличие вышеизложенных данных, авторы работ [16] высказывают мнение о том, что в сплавах эффект Баушингера выражен сильнее, чем в чистых металлах. Эффект Баушингера при увеличении содержания углерода или легировании в железоуглеродистых сплавах усиливается, в частности, величина эффекта Баушингера возрастает с увеличением перлитной составляющей в сталях. В то же время проявление эффекта Баушингера при одном и том же составе зависит от микроструктуры стали. Наблюдается значительное различие в протекании пластической деформации в сталях с зернистой и пластинчатой формой цементита. Цементит в глобулярной форме не оказывает заметного влияния на упрочнение стали при пластической деформации и остается монокристаллическим вплоть до степеней деформации порядка 50-70 %. Упрочнение стали с глобулярным цементитом в основ-

ном определяется упрочнением феррита, изменением его дислокационной структуры.

Характерными особенностями процесса острения дюбеля является цикличность процесса и возникающие знакопеременные деформации. Сталь марки 70, из которой изготавливают дюбели-гвозди методом холодной поперечно-клиновой прокатки, имеет высокую прочность и структуру зернистого перлита. Исследования изменения твердости в очаге деформации (острие дюбеля) подтвердили предположения авторов работы [17] склонность этой марки стали к проявлению эффекта Баушингера.

Опыты Пумпянского Д.А., Пышмин-цева И.Ю. и др., проведенные с высокопрочными трубными сталями Х100 -Х120, позволили сделать вывод о том, что эффект Баушингера зависит от структуры стали, цикла нагружения и влияет, в конечном итоге, на качество готовой продукции [18].

Опыты, проведенные авторами [9], позволили сделать вывод, что эффект Баушингера также зависит от условий первоначального деформирования. К примеру, они проводили опыт по деформированию технического алюминия по схеме растяжение-сжатие-растяжение с различной скоростью нагружения и выяснили, что при быстром нагружении со скоростью и = 10б г /(мм2'ч) при изменении знака нагружения наблюдается эффект Баушин-гера. А при нагружении вначале со скоростью и = 10 г /(мм2' ч) (при растяжении) и сжатии со скоростью и2 = 10б г /(мм ' ч) наблюдается повышение сопротивления началу пластического деформирования по сравнению с его начальным значением, то есть протекает явление, обратное эффекту Баушингера.

В работе [19] представлены результаты исследований углеродистых марок стали 20 и 35 магнитоотрывным методом. Авторами выявлено, что максимальное проявление эффекта Баушингера напрямую зависит от интенсивности и глубины проникновения

магнитного поля в деформируемый металл.

Авторы работы [20] находят перспективным направление интенсификации комбинированных методов деформирую-ще-режущего волочения, чем является регуляризация микрорельефа поверхности деформирующих и режущих элементов инструмента. Исследовав поведение стали 45, авторы данной работы выявили появление разупрочнения в случае резания против направления предварительного деформирования, наблюдая снижение усилия до 8 %. Системный анализ комбинированных методов обработки металлов и сплавов, по словам авторов, а также применение эффекта Баушингера, позволят синтезировать конкурентоспособные технологические процессы, в том числе и технологии получения высококачественных профилей волочением.

Автором Шапиевской В.А. приведены методики определения зависимости параметра эффекта Баушингера (при моделировании операций листовой штамповки от эквивалентной деформации) для сплава Д16Т [21]. В работах [21, 22] представлены результаты проведенных различных механических испытаний: сжатие - растяжение, сжатие изгибом - растяжение, изгиб -обратный изгиб, реверсивное кручение [21], прокатка-волочение [22].

Данный материал может быть полезен при проведении исследований, направленных на изучение поведения металлов и сплавов, испытывающих знакопеременное деформирование.

Список литературы

1. Bauschinger I. - Zivilingenieur, 1881, Bd 27,

S.288.

2. Bauschinger I. - In: Mitteilung aus dem Mechanisch Technischen Laboratorium München, 1886, 3

3. Masing G.-Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus dem Siemens - Konzern, 1924, 5, 231.

4. Бобонец И.И., Гиндин И.А., Неклюдов И.М. - Изв.АН.СССР. Металлы, 1967, № 6, С. 156-157.

5. Васильев Д.М. - В кн.: Некоторые проблемы прочности твердого тела. М.: Изд-во АН СССР, 1959, С. 37-48.

6. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и

разрушение материалов. - М.: Мир, 1970. - С. 161 - 163.

7. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. - М.: Металлургия, 1982. 584с.

8. Седов Л.И. Механика сплошной среды. -М.: Наука, 1973. 492с.

9. Saks G., Shoji H. - Z.für Physik, 1927, Bd 45, S. 776-796.

10. Москвитин В.В. Пластичность при переменных напряжениях. - М.: Изд-во МГУ, 1966. 263с.

11. Васильев Д.М. О природе эффекта Баушингера// Некоторые проблемы прочности твердого тела, М.: Изд-во АН СССР, 1959.

12. Шульц К.Я. Рентгенографическое исследование эффекта Баушингера. Канд. дис. АН ЭССР, Таллин, 1960. 120с.

13. Закиров Д.М., Рубин Г.Ш., Мезин И.Ю., Сабадаш А.В., Васильев С.П., Чукин В.В., Сквор-цова С.С. Квалиметрическая оценка производства автомобильного крепежа: Монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. 158с.

14. Woolley R.L. - Phil Mag., 1953, v.44, № 353, p. 597 - 618.

15. Ратнер С.И., Данилов Ю.С. Изменение пределов пропорциональности и текучести при повторном нагружении. Заводская лаборатория, 1950, № 4, С. 46-47.

16. Черняк Н.И., Гаврилов Д.А.. Сопротивление деформированию металлов при повторном статическом нагружении. Киев: Наукова думка. 1971, 136с.

17. Манин В.П., Пыхтунова С.В. Влияние накопленной деформации на твердость и сопротивление деформации при острении дюбелей способом холодной поперечно-клиновой прокатки // Обработка сплошных и слоистых материалов: Сб. науч. тр. - Магнитогорск, 2005. - С. 71 - 73.

18. Пумпянский Д.А., Пышминцев И.Ю., Лупин В.А., Марченко Л.Г., Лубе И.И. Особенности проявления эффекта Баушингера в высокопрочных трубных сталях. // Черная металлургия: бюллетень НТиЭИ./ин-т «Черметинформация» -2005. - № 9. - С. 35 - 41.

19. Герасимов В.Я. Применение магнитоот-рывного метода для исследования эффекта Баушин-гера приосадке калиброванной стали.//Изв. вузов. Черная металлургия. - 1997. - № 10. - С. 56 - 57.

20. Щедрин А.В., Бекаев А.А., Герман С.К., Козлов А.Ю. Применение эффекта Баушингера в комбинированных методах волочения.//Технология машиностроения. - 2011. - № 2. - С. 5 - 8.

21. Харитонов В.А. Оценка эффективности изготовления стальной проволоки совмещенным способом «прокатка - волочение».// Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2013. - № 5. - С. 15 - 19.

22. Шапиевская В.А. Экспериментальные методы определения параметров эффекта Баушингера .//Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2011. - № 1. - С. 3 - 8.