La legge di Hooke definisce una relazione lineare-elastica tra stress e tensione.

L'acciaio si comporta in modo molto simile a un materiale lineare-elastico, seguendo da vicino la Legge di Hooke. Tuttavia, mostra comportamenti non elastici come il rilassamento. Il rilassamento è il comportamento in cui un membro sotto sforzo costante mostra uno stress variabile (e riducente) nel tempo.

La mia domanda è: il rilassamento è di plastica? Se il membro rilassato fosse rilasciato, come si comporterebbe? Seguirà un percorso definito dal suo modulo elastico? Se questo è il caso, allora finirà con una deformazione plastica, no? Dopotutto, quando sottolineato, il membro avrà raggiunto . Dopo il rilassamento, raggiungerà . Una volta rilasciato, dovrebbe raggiungere , il che implica in e da , che implica un da zero .( σ 2 , ϵ $\left(\sigma_1, \epsilon_1\right)$ σ=0ϵ= ϵ 1 - σ $\left(\sigma_2, \epsilon_1\right)$$\sigma =0$ σ2<σ1$\epsilon = \epsilon_1 - \dfrac{\sigma_2}{E}$$\sigma_2 <\sigma_1$$\epsilon$

O c'è qualche altro comportamento? Il modulo elastico cambia per consentire un ritorno senza deformazioni plastiche?

In breve, sì, il rilassamento dovrebbe probabilmente essere considerato una deformazione plastica, poiché la deformazione plastica è definita come deformazione non recuperabile quando vengono rimosse le sollecitazioni applicate.

Spiegazione Definizionale

$\varepsilon_{0}$$\varepsilon_{0}$

$|\varepsilon_{1}|<|\varepsilon_{0}|$$|\varepsilon_{0}-\varepsilon_{1}|>0$

Spiegazione termodinamica e cinetica

Se la spiegazione di definizione non è sufficiente, possiamo anche guardarla da un punto di vista termodinamico e cinetico. Supponiamo per il momento che l'acciaio sia invece un singolo cristallo di ferro puro. La deformazione elastica immagazzina energia nel reticolo cristallino. Poiché l'energia è superiore al suo stato di riposo, è disponibile energia libera per svolgere il lavoro, e quindi una forza trainante per la riorganizzazione degli atomi nel reticolo cristallino. Ci sono anche difetti puntuali nel reticolo sotto forma di posti vacanti o atomi mancanti. Le fluttuazioni casuali fanno sì che gli atomi vicini riempano i posti vacanti, con il risultato che i posti vacanti si muovono attorno al reticolo. I posti vacanti forniscono un mezzo per riorganizzare gli atomi.

Si noti che se la deformazione non è isotropica (cioè non è puramente idrostatica), il campo di deformazione reticolare rende i posti vacanti leggermente più grandi nelle direzioni di deformazione a trazione che in quelle di deformazione a compressione. Di conseguenza, la barriera di energia al movimento nelle direzioni di trazione sarà inferiore rispetto alle direzioni di compressione. Pensa agli atomi che vengono espulsi tra i loro vicini di direzione di compressione lungo le direzioni di trazione. Ci sarà quindi un flusso netto di atomi nel cristallo, con gli atomi che tendono a spostarsi da direzioni di alta compressione a direzioni di alta tensione. L'effetto complessivo a lungo termine è di estendere il cristallo nelle direzioni di tensione e accorciare il cristallo nelle direzioni di compressione, causando una deformazione non recuperabile. Gli stessi effetti si verificano con più grani, tranne per il fatto che la meccanica è complicata dalla presenza di confini dei grani e da vari orientamenti dei cristalli. Gli stessi effetti si verificano anche con la presenza di atomi interstiziali come il carbonio, e probabilmente hanno un effetto trascurabile sul movimento vacante in quanto non si intromettono (anche se non sono sicuro al 100% di questa parte, vedi nota sotto).

Quanto sopra è una teoria molto probabilmente basata sulle teorie del flusso di posti vacanti e della migrazione dei confini del grano a causa di stress termici (ad es. Scorrimento e crescita del grano) e del movimento di dislocazione, che sono stati osservati direttamente. Il comportamento descritto per il rilassamento, tuttavia, non è stato osservato direttamente per quanto ne so (per esempio con un microscopio elettronico a tunnel).

Nota

* Gli atomi interstiziali avranno energia inferiore nei siti interstiziali allineati con le direzioni di trazione, poiché tali siti sono leggermente aumentati di volume. Ciò è correlato alla tensione anelastica e alla formazione di martensite, ma può avere o meno un impatto sul rilassamento. Tuttavia, vale la pena notare che la deformazione puramente assiale può indurre proprietà anisotropiche nell'acciaio.