КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Механизмы пластической деформации металлов
Под действием внешних сил атомы в кристаллических решетках сме-щаются относительно равновесного положения. Однако это смещение не без-гранично, и при достижении ими превышающего расстояния между атомами в исходном состоянии атомы не возвращаются в исходное положение, а зани-мают новое равновесное положение, связь между атомами в этом случае не на-рушается. В результате происходит пластическая деформация или остаточ-ное изменение формы и размеров твердого тела. В общем случае пластическая деформация в металлах осуществляется двумя путями: скольжением и двойникованием. Скольжение происходит при сдвиге одной части монокристалла отно-сительно другой. Сдвиги происходят по определенным кристаллографи-ческим плоскостям и направлениям. Эти плоскости и направления принято называть плоскостями и направлениями скольжения. Скольжение в кристал-лической решетке происходит по плоскостям с наибольшей плотностью разме-щения атомов, а направлениями скольжения являются те направления, по кото-рым расстояния между атомами имеют минимальную величину. Скольжение по определенным плоскостям начнется тогда, когда ка-сательные напряжения в них достигнут вполне определенной критической величины, и осуществляется путем последовательного смещения атомов (от-дельных или групп атомов) относительно других вдоль плоскости сколь-жения (рисунок 10, а). Реальные кристаллы имеют места ослабленных связей между атомами. Это объясняется наличием несовершенств решетки. Несовершенства решетки реальных металлических кристаллов обусловлены различными причинами. Это отсутствие в узлах решетки атомов, излишние атомы, внедренные между узловыми атомами и т.д. Особым видом несовершенства кристаллической ре-шетки являются дислокации. Дислокации представляют собой линейные де-фекты кристаллической решетки, имеющие значительную протяженность в одном направлении.
а б Рисунок 10 – Схемы пластической деформации скольжением (а) и двойникованием (б)
Под действием сдвигающих напряжений дислокация перемещается вдоль плоскости скольжения. Для перемещения дислокации требуется меньшее уси-лие, чем для смещения атомов в решетке без дислокаций. Это объясняется тем, что дислокация перемещается на расстояние меньше межатомного. Для продолжения деформации необходимо перемещение других дислокаций. Про-цесс пластической деформации сопровождается дополнительным возникнове-нием дислокаций. В реальных недеформированных кристаллах количество дислокаций очень велико и достигает величины 108 на 1 см2 площади. Таким образом, усилие, необходимое для пластической деформации кристалла, определяется двумя факторами: наличием дислокаций и возмож-ностью их перемещения. В некоторых металлах деформация происходит двойникованием. При этом часть кристалла переходит в положение, которое симметрично другой части кристалла (рисунок 10, б). Решетка деформированной части кристал-ла является зеркальным отображением решетки недеформированной части. При двойниковании смещение составляет доли периода, причем все плос-кости деформированной части кристалла сдвигаются относительно соседних плоскостей на одинаковую величину. Переход решетки в новое положение происходит почти мгновенно и часто сопровождается характерным потрес-киванием. Двойникованием может быть получена незначительная степень де-формации. Этот механизм пластической деформации сопутствует основному механизму – скольжению. Пластическая деформация поликристаллов складывается из деформации зерен и их относительного смещения. Пластическая деформация зерен пред-ставляет собой изменение их формы и размеров, и их относительное сме-щение – перемещение и поворот относительно друг друга. В результате сдвигов и поворота плоскостей скольжения зерно, которое до деформации имело округлую форму, постепенно вытягивается в направлении растягиваю-щих сил и получает вытянутую форму в направлении наиболее интенсивного течения металла. Определенная ориентировка вытянутых в результате пласти-ческой деформации зерен называется полосчатостью микроструктуры (во-локнистостью).
Одновременно с изменением формы зерен в процессе пластической деформации оси зерен получают определенную преимущественную ориенти-ровку вдоль деформации, т.е. некоторое однотипное расположение зерен в металле. Эта преимущественная ориентировка называется текстурой деформа-ции. Появление текстуры наблюдается при деформациях около 50 % (отно-сительное изменение сечения к первоначальному) и достигает наибольше-го совершенства с ростом деформации. Текстура металлов, у которых зерна имеют одинаковую ориентировку, приводит к тому, что поликристаллический металл приобретает свойства, близкие к свойствам монокристалла. В этом случае поликристаллический ме-талл становится анизотропным, т.е. имеет неодинаковые свойства в различ-ных направлениях. Описанные выше процессы внутрикристаллитной деформации являются основными. В определенных условиях появляется смещение зерен относи-тельно друг друга, т.е. будет наблюдаться межзеренная деформация. Так как пограничные участки зерен имеют значительную неоднородность по составу и искажение кристаллической решетки, пластический сдвиг на этих участ-ках требует повышенной величины сдвигающего напряжения по сравнению с напряжением при сдвиге атомов в самом зерне. Таким образом, вблизи границ зерен расположены зоны затрудненной деформации. Наряду с этим на границе зерен могут быть микропустоты, скопления примесей в форме лег-коплавких примесей, которые ослабляют связь между зернами. Т.е., металл вблизи границ может быть более прочным или менее прочным по срав-нению с самим зерном. Прочность границ зерен является необходимым условием прочности по-ликристалла. В случае слабой связи между зернами, прочность полик-ристаллического металла и его пластичность будут пониженными. Межкрис-таллитная деформация является нежелательной, так как даже небольшое развитие ее может привести к разрушению металла.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2125; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |