Cyclic plastic deformation of Fe–13.6 wt% Cr single crystals

Abstract

The cyclic deformation behaviour in tension–compression of b.c.c. Fe-13.6 wt% Cr alloy crystals with single-slip orientation is investigated at room temperature and strain rates of 1.7 × 10−3 or 1.7 × 10−2 s−1. The cyclic deformation is found to occur in the intermediate regime of plastic deformation of pure b.c.c. metals and shows similarities with f.c.c. metals. The cyclic stress-strain curves exhibit only one plateau, which is connected with the occurrence of persistent slip bands. The corresponding dislocation arrangements are similar to those observed in f.c.c. metals, too. By contrast, the flow stress depends strongly on the strain-rate and the circular cross-section of specimens changes into an elliptical one during the cyclic deformation. The experimental results are compared with the cyclic deformation behaviour of FeSi alloy single crystals. The similarities and differences are discusssed considering the much larger solution hardening of iron produced by silicon in comparison to that produced by chromium. Mittelorientierte Einkristalle der k.r.z.-Legierung Fe-13,6 Gw% Cr werden bei Raumtemperatur mit Verformungsgeschwindigkeiten 1,7 × 10−3 oder 1,7 × 10−2 s−1 im Zug und Druck zyklisch verformt. Es wird gefunden, daß sich die Legierungskristalle mittels der gleichen Mechanismen verformen, wie man sie in reinen k.r.z.-Metallen oberhalb der kritischen Temperatur findet und daß die zyklische Verformung der k.r.z.-Legierung ähnlich verläuft wie bei k.f.z.-Kristallen. Die zyklischen Spannungs-Dehnungskurven lassen ein Plateau erkennen, das mit der Bildung persistenter Gleitbänder zusammenhängt. Auch die entsprechenden Versetzungsanordnungen sind den bei k.f.z.-Metallen beobachteten ähnlich. Im Gegensatz dazu hängt die Fließspannung jedoch stark von der Abgleitgeschwindigkeit ab und der ursprünglich kreisförmige Probenquerschnitt verwandelt sich während der zyklischen Verformung in eine Ellipse. Die experimentellen Ergebnisse werden mit dem zyklischen Verformungsverhalten von FeSi-Legierungseinkristallen verglichen. Die Ähnlichkeiten und Unterschiede werden in Anbetracht der vie1 größeren, durch Silizium im Vergleich zu Chrom verursachten, Mischkristallhärtung diskutiert.