Оглавление:
Упругая и пластическая деформация металлов
- Упругая и пластическая деформация металлов Деформация — это изменение формы и размеров тела, деформация может быть вызвана внешними силами, а также другими физико-механическими процессами, происходящими в теле. В процессе деформации возникают такие явления, как сдвиг, сжатие, растяжение, изгиб и кручение. Упругая деформация-это деформация, которая исчезает после снятия нагрузки. Упругая деформация не вызывает остаточных изменений свойств и структуры металла.
При растяжении монокристаллов расстояние между атомами увеличивается, а при сжатии атомов они сближаются. При смещении атома из положения равновесия нарушается баланс силы притяжения и силы электростатического отталкивания. После снятия нагрузки смещенные атомы под действием притяжения или отталкивания возвращаются в исходное равновесное состояние, а кристаллы приобретают свой первоначальный размер и
форму. Деформация эластична, она исчезает после снятия нагрузки, а пластмасса остается после снятия нагрузки. Людмила Фирмаль
Наименьшее напряжение вызывает деформацию, начальная деформация всегда упругая, величина которой напрямую зависит от напряжения. Основными механическими свойствами являются прочность, пластичность, эластичность. Важна пластичность, которая определяет возможность изготовления изделий различными методами обработки давлением. Эти методы основаны на пластической деформации металлов. Материалы с повышенной пластичностью менее чувствительны к концентраторам напряжений. Для этого проводится сравнительная оценка различных металлов и сплавов, а также контроль качества при изготовлении изделий.
Физические свойства деформируемого металла под действием напряжений, происходит изменение формы и размеров тела. Напряжение возникает под действием внешних сил в результате растяжения, сжатия, а также некоторых других физико-химических процессов, связанных с фазовым превращением и изменением объема. Металл в напряженном состоянии всегда подвергается нормальным и тангенциальным напряжениям при всех видах напряжений, а деформация под напряжением может быть упругой и пластической деформацией. Пластика происходит под действием тангенциального напряжения.
- Упругость — это такая деформация, которая полностью исчезает после окончания действия, вызвавшего натяжение. При упругой деформации расстояние между атомами в кристаллической решетке металла изменяется. По мере увеличения межатомного расстояния взаимное притяжение атомов возрастает. Когда под действием этих сил снимается напряжение, атом возвращается в исходное положение. Напряжение решетки исчезает, и тело полностью восстанавливает свою форму и размер. Когда нормальное напряжение достигает величины межатомной силы сцепления, происходит хрупкое разрушение вследствие отслаивания. Упругая деформация вызвана небольшим напряжением сдвига.
Пластическая деформация называется остаточной после окончания вызвавшего ее напряжения. При пластической деформации кристаллической решетки металла под действием тангенциального напряжения происходит необратимая миграция атомов. При низком напряжении атомы слегка смещаются и возвращаются в исходное положение после снятия напряжения. При увеличении напряжения сдвига наблюдается необратимое смещение атома относительно постоянной решетки. Если тангенциальное напряжение возрастает выше определенного значения, деформация становится необратимой. При снятии нагрузки удаляется упругая составляющая деформации. Некоторые деформации, называемые пластическими, остаются.
При пластической деформации необратимо изменяется структура металла и его свойства. Людмила Фирмаль
Пластическая деформация осуществляется путем скольжения и двойникования. Скольжение в кристаллической решетке идет в плоскости и направлении, происходит плотная упаковка атомов, здесь сопротивление сдвигу наименьшее. Это объясняется тем, что расстояние между соседними атомными плоскостями является наибольшим. Плоскость скольжения и направление скольжения, расположенные в этих плоскостях, образуют скользящую систему. В металле, одна или больше сползая систем могут работать одновременно.
Металлы с кубической решеткой (ГЦК и ОЦК) обладают высокой пластичностью, скольжение в них происходит во многих направлениях. Процесс скольжения должен быть выражен не как одновременное перемещение части Кристалла относительно другой, а как результат движения дислокаций в Кристалле. Перемещение дислокаций в плоскости скольжения миллиметра через кристалл, при этом образуется шаг вправо по поверхности кристалла, смещение соответствующей части кристалла на одностороннее расстояние.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
