Природа пластической деформации

Ме и сплавы вТсос-нии имеют крист-ое строение, и характер их деф-ции зависит от типа крист-ой стр-ры и от наличия несов-енств в этой стр-ре.

Пласт-ая деф-ия в монокристалле.

Пласт-ая деф-ция может протекать под действием кас-ых напряжений и может осуществляться 2 способами. 1. Трансляционное скольжение по пл-ям (рис. 6.5 а). Одни слои атомов кристалла скользят по другим слоям, причем они перемещ-ся на дискретную величину, равную целому числу межатомных расстояний.В промежутках между полосами скольжения деф-ция не происходит. Тв тело не изменяет своего крист-ого строения во время пласт-ой деф-ции и располож-ие атомов в элем-ых ячейках сохр-ся. Пл-тями скольжения яв-ся кристаллограф-ие пл-ти с наиб плотной упаковкой атомов.Это наиболее характерный вид деф-ии при обработке давлением.2. Двойникование – поворот одной части кристалла в положение симметричное другой его части. Пл-стью симметрии яв-ся пл-ость двойникования. Двойникование чаще возникает при пласт-ой деф-ции кристаллов с ОЦК и гексагональной решеткой, причем с повышением скорости деф-ции и понижением t склонность к двойникованию возрастает.Двойникование может возникать не только в рез-те действия внешних сил, но и в рез-те отжига пластически деф-ого тела. Это характерно для Ме сГЦК реш. (Сu,латунь). Двойникованием можно достичь незначительной степени деф-мации.

а – скольжением; б – двойникованием

Дислокационный механизм пластической деформации.

Пласт-ая деф-ция происходит в рез-те скольжения или двойникования. Ранее предполагали, что при скольжении одна часть кристалла сдвигается относ-но другой части на целое число периодов как единое целое. Необходимое для этого напряжение получается на несколько порядков выше действ-ого сдвигового напряжения. Для Fe теор-ое значение сдвигового напряжения 13300 МПа, реал=20._.В основу современной теории пласт-ой деф-ции взяты следующие положения:скольжение распростр-ся по пл-ти сдвига последовательно, а не одновременно;скольжение начин-ся от мест нарушений кр.реш, кот-ые возникают в крис-ле при его нагружении.Схема механизма деформации представлена на рис.6.6 а.В равновесном состоянии дислокация неподвижна. Под действием напряжения экстраплоскость смещается справа налево при незначительном перемещении атомов. Нижняя часть плоскости Р^/S (SR) сместится вправо и совместится с нижним краем экстраплоскости РQ.QR- остаточная деформация.При дальнейшем движении дислокация пройдет всю пл-сть скольжения и выйдет на пов-ость зерна. При этом верхняя часть зерна сдвинута относ-но нижней на один межатомный период решетки (рис. 6.6 б).При каждом перемещении дислокации на 1 шаг необходимо разорвать связь только между 2 рядами атомов в пл-ти Р^/S, а не между всеми атомами, расположенными выше и ниже пл-ти скольжения. Необходимое сдвиговое напряжение при этом мало, равно практически действительному..

а – перемещение атомов при двихении краевой дислокации на одно межатомное расстояние; б – перемещение дислокации через весь кристалл

Разрушение металлов.

Пр-сс деф-ции при достижении высоких напряжений завершается разрушением. Тела разрушаются по сечению не одновременно, а вследствие развития трещин. Разрушение включает 3 стадии: зарождение трещины, ее распространение через сечение, окончательное разрушение.Различают хрупкое разрушение – отрыв одних слоев атомов от других под действием норм-ых растягивающих напряжений. Механизм зарождения трещины одинаков - благодаря скоплению движущихся дислокаций перед препятствием (фазовые границы), что приводит к конц-ции напряжений, достаточной для образования трещины. Когда напряжения достигают опр-ого значения, размер трещины становится критическим и дальнейший рост осуществляется произвольно. Величина зоны пласт-ой деф-ции в устье трещины мала. Скорость распростр-ния хрупкой трещины велика - близка к скорости звука. Различают транскристаллитное разрушение – трещина распр-ся по телу зерна. Рез-том хрупкого разрушения яв-ся блестящий светлый кристалл-ий излом с ручьистым строением. Хрупкая трещина распр-ся по нескольким ll пл-тям. Пл-ть излома перпендикулярна норм напряжениям.Вязкое разрушение – путем среза под действием кас-ых напряжений. Ему всегда предшествует значительная пласт-ая деф-ция.Трещина тупая раскр-щаяся. Энергоемкость значительная, энергия расх-ся на образование пов-тей раздела и на пласт-ую деф-цию. Большая работа затрачивается на распр-ние трещины. Пов-ть излома негладкая, матовая (волокнистый) излом. Пл-ть излома распол-ся под углом.

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик

Основные мех-е св-ва: прочность, упругость, вязкость, твердость. Мех-ие св-ва опр-ют поведение материала при деф-ции и разрушении. В зав-ти от условий нагружения мех-ие св-ва могут опр-ся при:стат-ом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно, динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер; повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в пр-ссе испытания многократно изменяется по величине или направлению.При стат-ом испытании на растяжение: получают характ-ки прочности и пластичности. Прочность – способ-ть материала сопрот-ся деф-иям и разрушению.записывают диаграмму растяжения, выражающую зав-ть удлинения образца (мм) от нагрузки Р. . Но для получения данных по мех.св-вам перестраивают: зав-ть относ-ого удлинения от напряжения .

а – абсолютная, б – относительная; в – схема определения условного предела текучести

Участок оа соотв-ет упр деф-ции, когда соблюд-ся з-н Гука. Напряжение, соотв-щее упр предельной деф-ции в точке а, наз-ся пределом пропорц-ости. Предел пропорц-ти ( – макс напряжение, до кот-ого сохр-ся линейная завис-ть между деф-цией и напряжением.При напряжениях выше предела пропорц-ти происходит равномерная пласт-ая деф-ция.Т.кпочти невозможно установить точку перехода в неупругое состояние, то устанавливают условный предел упругости, – макс напряжение, до кот-ого образец получает только упругую деф-цию.

В обозначении указывается значение остаточной деф-ции . Предел текучести характ-ет сопрот-ие небольшим пласт-им деф-циям. В зав-ости от природы материала используют физический или условный предел текучести. Физ-ий предел текучести – напряжение, при кот-ом происходит увеличение деф-ции приconst нагрузке Исп-ся для очень пласт-ых мат-ов. Условный предел текучести – это напряжение вызывающее остаточную деформацию

Действующие в детали напряжения должны быть ниже предела текучести. Предел прочности – напряжение, соответствующее макс нагрузке, кот-ю выдерживает образец до разрушения.

Истинное сопротивление разрушению – это макс напряжение, кот-е выдерживает материал в момент, предшествующий разрушению.

Истинное сопротивление разрушению больше предела прочности, т.к оно опр-ся относ-но конечной площади поперечного сечения.F(k)- конечная площадь поперечного сечения образца.Истинные напряжения S(i)-опр-ют как отношение нагрузки к площади поперечного сечения в данный момент.

Пласт-ть –– спос-ть материала к пласт-ой деф-ции, т.е. спос-ть получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.Это св-во используют при обработке Ме давлением.

Характеристики: