Общая пластическая деформация поликристаллического тела складывается из деформаций двух видов — внутрикристаллит- ной и межкристаллитной

При внутрикристаллитной^деформации пластическая де­формация в отдельно взятом зерне происходит в основном за счет скольжения одних тонких атомных слоев кристаллита относи­тельно других (рис. 16.2, а), причем их относительное смещение составляет примерно 10...23 нм. Смещения совершаются по кри­сталлографическим плоскостям (а — а), наиболее плотно упако­ванным атомами и называемым плоскостями скольжения.

Рис. 16.2. Схема механизма пластической деформации: а — скольжением; б — двойникованием

Скольжение атомных слоев происходит в первую очередь по тем плоскостям, которые наклонены по отношению к направле­нию действия усилия сжатия Р на 45° (рис. 16.3, а), так как по этим направлениям действуют максимальные касательные на­пряжения т_тах.. На этом рисунке показан образец, в котором де­формация за счет скольжения будет происходить прежде всего в зернах 1-4, плоскости скольжения которых расположены под углом 45° к действию приложенной нагрузки Р. В результате такой пластической деформации зерна вытягиваются в направ­лении наибольшего течения Металла и приобретают вытянутую форму (рис. 16.3, в). Такая структура называется строчечной

б

или полосчатой. При специальной обработке поверхности де­формируемого металла полосы скольжения можно наблюдать визуально в виде мелких рисок.

При деформировании металла его пластическая деформация может развиваться не только за счет скольжения, но и за счет двойникования. Это происходит при действии на металл удар­ных нагрузок и характерно для металлов с ромбической и тетра­гональной решеткой. Процесс двойникования (см. рис. 16.2, б) состоит в смещении группы атомов относительно плоскости а-а, называемой плоскостью двойникования, в результате которого часть кристаллита занимает положение, зеркально отражаю­щее положение его не деформированной части.

В процессе деформирования зерна поликристалла поворачи­ваются и перемещаются относительно друг друга — происходит межкристаллитная деформация (рис. 16.3, б). При этом все большее число зерен ориентируется таким образом, что в них интенсивно развивается пластическая деформация за счет сколь­жения и происходит пластическая деформация всего объема тела.

Установлено, что на практике для одновременного сдвига од­ной части кристаллита относительно другой требуются напряже­ния, в сотни раз меньшие теоретически рассчитанных. Это свя­зано с тем, что в реальных Металлах имеются дефекты кристал­лической структуры. Поэтому скольжение в зернах происходит не одновременно по всей плоскости скольжения, а последова­тельно, путем перемещения этих дефектов, для чего требуются значительно меньшие сдвиговые напряжения. Несовершенства в строении реальных кристаллитов, например отсутствие атомов или их избыток в реЩетке, называют дислокациями (см. раздел I). При пластической деформации в металле возникают дополни­тельные дислокации, происходит их пересечение и накопление на границах зерен, в результате чего образуются осколки кри­сталлитов. Это затрудняет дальнейшую деформацию, вызывает повышение прочности и твердости металла, снижение пластич­ности и изменение физико-химических свойств. Совокупность изменений свойств металла в результате пластической деформа­ции называется наклепом, или упрочнением. Наклеп наблюда­ется в основном в процессе холодной пластической деформации металлов и сплавов.

При больших ориентированных в определенном направлении деформациях металл приобретает строчечную структуру, так как кристаллиты вытягиваются в направлении деформаций и образу­ется текстура. Это вызывает анизотропию (неравенство) механи­ческих свойств в различных направлениях. Одновременно металл приобретает волокнистое строение, в нем образуются тонкие по­лосы, представляющие собой вытянутые в направлении наиболь­шего течения металла неметаллические включения или зоны металла, содержащие повышенное количество примесей.

Волокнистое строение металла можно заметить невооружен­ным глазом, тогда как строчечную структуру можно обнаружить только под микроскопом.

В каждом металле при вполне определенной максимальной пластической деформации возникают микротрещины и микро­поры, которые развиваются, растут и приводят к его разрушению. Эта деформация характеризует пластичность металла и опреде­ляется путем проведения испытаний в различных условиях де­формации.

При нагреве пластичность металла увеличивается, а сопро­тивление деформированию уменьшается. Это объясняется тем, что в процессе пластической деформации наряду с упрочнением (наклепом) наблюдается разупрочнение, т.е. восстановление пла­стичности. В зависимости от соотношения скоростей этих двух процессов различают холодную, неполную горячую и горячую деформацию (рис. 16.4).

Холодная деформация сопровождается упрочнением метал­ла в полном объеме, так как процессы разупрочнения (рекри­сталлизация, возврат) не успевают протекать.

При неполной горячей деформации происходят частичное восстановление искаженной кристаллической структуры й умень­шение остаточных напряжений в металле. Они наблюдаются при температуре Т- (0,25...0,3)Т_ПЛ, где Т_пл — температура плавления металла. При неполной горячей пластической деформации ме­талл упрочняется в меньшей степени, чем при холодной, и при­обретает строчечную и волокнистую структуру.

Горячая деформация характеризуется таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, т.е. зарождения и роста новых равноосных зерен с неискаженной кристалличе­ской структурой, при котором рекристаллизация успевает про­изойти во всем объеме металла. Рекристаллизация полностью ликвидирует строчечную структуру и упрочнение деформиро-

б

Наклеп Рис. 16.4.Деформация металлов:а— горячая; б— холодная; в— зависимость свойств металла от степени деформации

в НВ Деформации, %