Оглавление:
Деформация поликристаллических металлов и сплавов
- Деформация поликристаллических металлов и сплавов. Реальный Тяжелые металлы состоят из большого количества кристаллических частиц, ориентация которых случайна. Таким образом, микроскопическое поведение металла является изотропным, несмотря на анизотропию отдельных зерен.
Металлы, используемые в технике, обычно не являются чистыми, но представляют собой сплавы, в которых кристаллы содержат атомы в различных частях.
Самый простой тип сплава представляет собой твердый-замещенных решение. Людмила Фирмаль
Атомы различных компонентов таких сплавов участвуют в формировании кристаллических решеток по одинаковым причинам. Если атомные радиусы отличаются друг от друга не более чем на 15%, то твердый замещающий раствор может образовываться в любой пропорции.
Отношение атомного радиуса объясняет, что некоторые металлы образуют твердые растворы замещения, а другие-нет. Твердый раствор обычно получают, когда растворенный атом проникает между атомами основной решетки.
- Для этого необходимо, чтобы атомный радиус растворенного элемента был достаточно мал. Примерами растворов такого типа являются железоуглеродистые системы. При нормальной температуре растворимость углерода в железе ограничена и увеличивается с повышением температуры.
При охлаждении такого твердого раствора избыток углерода образует химическое соединение Fe, C, так называемый цементит, который характеризуется высокой прочностью. Так, в стали частицы железа с небольшим количеством растворенного углерода смешиваются с частицами цементита. Хорошая растворимость углерода при высоких температурах и ограниченная растворимость углерода при низких температурах обусловлены тем, что кубическая поверхность высокотемпературного железа имеет форму концентрированной u-фазы, так называемого аустенита; быстрое охлаждение (быстрое охлаждение) приводит к отделению углерода
от u-фазы, и образуется промежуточная термодинамически неустойчивая мартенситная структура. Людмила Фирмаль
Поскольку мартенсит очень твердый и хрупкий, после закалки происходит отрыв, в результате чего мартенсит частично погружается в стабильную фазу феррита и цементита. Относительное содержание этих фаз определяет твердость и прочность термообработанной стали. Назначив режим термообработки, можно сообщить стали желаемые свойства. Многие из сплавов, используемых в машиностроении, имеют сложные многофазные структуры такого рода.
Повышение прочности сплава обычно связано с усложнением его внутренней структуры, что затрудняет возможность пластической деформации. В дисперсно-упрочненном сплаве увеличение прочности происходит за счет того, что склеротическая фаза в виде мелких выделений рассеивается в кристаллической решетке основного материала, препятствуя свободному движению дислокаций. Кинематическая возможность пластического деформирования поликристаллического металла определяется тем, что любая деформация монокристалла, как показывает Тейлор, получается в результате сдвига пяти систем скольжения.
На самом деле деформация объемных элементов определяется шестью величинами: удлинением в трех перпендикулярных направлениях и сдвигом в этих направлениях, но объем изменяется в процессе пластической деформации, и поэтому, если каждая частица имеет не менее пяти скользящих систем (кубических поверхностных центров и объемных центров), то мультикристалл будет деформироваться без разрыва, но разные напряжения будут различны по отношению к нему, ориентированному в направлении, перпендикулярном поверхности материала, и поэтому начинает пластическую деформацию в разное время.
Начало течения в отдельных, наиболее неблагоприятно ориентированных зернах соответствует пределу упругости. По мере увеличения нагрузки пластичность распространяется на большее количество частиц. Углеродистая сталь отличается от других материалов тем, что на диаграмме растяжения имеется область течения; деформация на участке течения указывает на значительную степень деформации различных частей исследуемого образца, а в металлах частицы деформируются более равномерно.
Смотрите также:
| Источники дислокаций | Влияние повышенной температуры на механические свойства |
| Границы блоков | Влияние скорости испытания |
