Степень упрочнения поликристаллического металла зависит от исходной общей и тонкой структуры. Обширный экспериментальный материал по этому вопросу см. в работах [26, 28, 31, 66].

Восприимчивость к упрочнению определяется степенью дефектности структуры металла — чем она выше, тем способность к упрочнению ниже. Для углеродистых сталей показано [411, что в общем случае прирост их твердости после ударно-вол но во го нагружения в первом приближении зависит от количества мягкой ферритной матрицы. Поэтому эффективность упрочнения взрывом при сохранении силовых параметров обработки существенно снижается с увеличением содержания углерода в стали, как и при обычном поверхностном пластическом деформировании (рис. 1.28) сталей в различном структурном состоянии [114]. Указанная закономерность свойственна и другим сплавам, что послужило основанием для систематизации широкого класса металлических материалов по их способности к упрочнению [41, 68].

Из числа внешних факторов, оказывающих влияние на степень упрочнения, следует прежде всего выделить давление в УВ. На рис. 1.29 даны зависимости прироста твердости от давления для восьми металлов, из которого следует, что с повышением давления ударного сжатия прирост твердости увеличивается, причем в большей степени для металлов с ГЦК-решеткой. Исключение составляют железо и низкоуглеродистые стали, в которых происходит фазовый переход порядка 130 кбар. Весьма высокой восприимчивостью к упрочнению отличаются сталь Г13 и нержавеющая сталь, что объясняется низкой энергией дефектов упаковки и значительным вкладом в упрочнение деформации двойникованием [66, 115]. В частности, доминирующими механизмами деформации ударно-сжатой стали ПЗ является множественное скольжение по плоскостям {111} и двойникование. На рис. 1.30 представлены зависимости остаточных механических свойств стали ПЗЛ, упрочненной косой УВ, особенностью которых является наличие экстремумов в области давлений 400.500 кбар. Это явление характерно для широкого класса материалов и связано как с насыщением структуры дефектами кристаллического строения в процессе нагружения, так и с различными механизмами возврата, активируемыми разогревом металла в сильных УВ.

1.11. РАЗОГРЕВ МЕТАЛЛОВ

ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

Изменение состояния вещества в процессе ударного нагружения может быть охарактеризовано ударной адиабатой (рис. 1.31). Полное приращение внутренней энергии АЕ в процессе нагружения характеризуется площадью криволинейного треугольника ОАВ.

Часть энергии АЕМ ограниченная на рис. 1.31 кривой «холодного» сжатия ОС, не связана с изменением температуры металла и является упругой составляющей. Тогда величина АЕ„ = АЕ- АЕ^, равная площади криволинейного треугольника ОАС, характеризует тепловую энергию процесса и расходуется на нагрев материала в условиях адиабатического сжатия.