W pracy omówiono defekty strukturalne i różne rodzaje naprężeń własnych występujących w materiałach polikrystalicznych oraz ich ewolucję podczas wygrzewania. Porównano również modele odkształcenia sprężysto-plastycznego dla materiałów polikrystalicznych oraz zweryfikowano ich przydatność dla materiałów o różnych energiach błędu ułożenia.
Badania zostały wykonane na zestawach próbek metalicznych o wysokiej i niskiej energii błędu ułożenia, tj. odpowiednio: stali ferrytycznej i miedzi oraz stali austenitycznej i mosiądzu. Naprężenia własne pierwszego i drugiego rodzaju wyznaczano „wielorefleksową metodą ”, opartą na znajomości położenia pików dyfrakcyjnych dla wielu kierunków pomiaru oraz tekstury krystalograficznej. Do interpretacji danych pomiarowych stosowano modele odkształcenia sprężysto-plastycznego. Po raz pierwszy zastosowano opisaną metodę dla próbek wygrzewanych w różnych temperaturach po wstępnym odkształceniu.
2 sin
Porównanie wyników metody z obserwacją zmian profilu piku dyfrakcyjnego, zmian mikrotwardości oraz pomiarami kalorymetrycznymi pokazało, że zmiany stanu naprężeń najwcześniej sygnalizują procesy zdrowienia i rekrystalizacji zachodzące w wygrzewanym materiale. Stwierdzono również, że obecność dużej liczby błędów ułożenia opóźnia zdrowienie, a wydzielenia węglików mogą powstrzymać rekrystalizację. Dla wszystkich próbek potwierdzony został izotropowy, niezależny od orientacji ziaren, przebieg relaksacji naprężeń drugiego rzędu.
2 sin
Residual stress in polycrystalline materials and their evolution during thermal treatment
Structural defects and various kinds of residual stresses appearing in polycrystalline materials and their evolution during thermal treatment are discussed in the thesis. Moreover, two models of elastoplastic deformation were verified and applied for materials with various stacking fault energy.
The measurements were conducted for the sets of metallic samples with the high and low stacking fault energy, i.e. ferritic steel and copper, and austenitic steel and brass, respectively. The first order and second order incompatibility residual stresses were determined from experimental peak positions using multireflection method. In this method the diffraction elastic constants calculated for textured material were applied.
2 sin
The models of elastoplastic deformation were used for interpretation of the experimental data. For the first time this methodology was applied for the material thermally treated after the initial deformation.
Comparison of the residual stress (determined using the method) with diffraction peak profile, microhardness evolution and calorimetric measurements shows that the changes of stress state inform us in advance about beginning of recovery and recrystallisation processes appearing in the annealed material.
2 sin
It was also found that the presence of numerous stacking faults delays the recovery process, while the precipitation and dissolution of carbides influences recrystallisation. Finally, it was proved that relaxation of the second order stresses during sample annealing occurs independently on the grain orientation.
