Macroscopic aspects of Lüders band deformation in mild steel

Abstract

Details are given of experiments on the propagation of single Lüders bands in mild steel. The results cover the effect of varying grain size on the appearance of the bands in specimens of differing cross-section, and concentrate on the macroscopic shape changes observed following the passage of the band. The results are generally consistent with a shear-flow concept [E. O. Hall, N. J. Carter and G. Vitullo, ICSMA 6, p. 393. Pergamon Press, Oxford (1983)], whereby the Lüders strain arises from a shear which creates both the macroscopic shape changes and sufficient free dislocation for the flow to continue at the lower yield stress. The shear component is strongly dependent on grain size, and at large grain sizes the Lüders band front becomes diffuse. The flow component is more nearly constant. However, the direction of shear is not in the line of greatest slope in the Lüders front, and this points to some other component, such as grip constraints or the bending moment of the specimen, as factors which may influence the shear direction. The same factors may be responsible for influencing the orientation of the Lüders band front. On décrit en détail des expériences sur la propagation de bandes de Lüders isolées dans un acier doux. Les résultats sont relatifs à l'effet de la variation de la taille du grain sur l'apparition des bandes dans des échantillons de differentes sections; de plus, on étudie particulièrement les variations macroscopiques de forme observées pendant le passage de la bande. Les résultats sont généralement en accord avec le concept de fluage-cisaillement [E. O. Hall, N. J. Carter and G. Vitullo, ICSMA 6, p. 393. Pergamon Press, Oxford (1983)], selon lequel la déformation de Lüders se produit à partir d'un cisaillement qui crée à la fois les variations macroscopiques de forme et suffisamment de dislocations libres pour que le fluage continue á la limite élastique inférieure. La composante de cisaillement dépend fortement de la taille du grain, et pour de grandes tailles de grain le front de la bande de Lüders devient diffus. La composante de fluage est presque constante. Cependant, la direction du cisaillement n'est pas sur la ligne de plus grande pente du front de Lüders, ce qui indique l'existence d'une autre composante, telle que les contraintes de serrage ou le moment de flexion de l'échantillon, qui seraient un facteur pouvant influencer la direction du cisaillement. Les mêmes facteurs peuvent être responsables de l'orientation du front de la bande de Lüders. Experimente zur Ausbreitung einzelner Lüdersbänder in Flußstahl werden ausführlich dargestellt. Insbesondere betreffen die Ergebnisse den Einfluß der Korngröβe auf das Aufreten der Bänder in Proben mit unterschiedlichem Querschnitt und die makroskopischen Formänderungen nach der Passage eines Bandes. Die Ergebnisse sind im allgemeinen verträglich mit einem Scherfließ-Modell [E. O. Hall, N. J. Carter and G. Vitullo, ICSMA 6, p. 393. Pergamon Press, Oxford (1983)], bei dem die Lüdersdehnung von einer Scherung herrührt, die sowohl makroskopische Formänderungen als auch genügend freie Versetzungen erzeugt, damit das Fließen beim unteren Fließpunkt andauert. Die Scherkomponente hängt stark von der Korngröße ab; bei großen Körnern wird die Front des Lüdersbandes diffus. Die Fließkomponente ist näherungsweise konstant. Allerdings liegt die Scherrichtung nicht in der Richtung der größten Steigung in der Lüdersfront; dieser Umstand weist auf andere Komponenten, wie etwa Einflüsse der Fassung oder Biegemomente in der Probe, als Faktoren hin, die die Scherrichtung beeinflussen können. Dieselben Faktoren können verantwortlich für die Beeinflussung der Orientierung der Front des Lüdersbandes sein.