Упругая и пластическая деформации

Упругая и пластическая деформации

• Упругая и пластическая деформация Упругая деформация. Упругая деформация-это деформация, при которой воздействие на форму, структуру и свойства тела полностью устраняется после окончания действия внешних сил. Упругая деформация не вызывает существенных остаточных изменений в структуре и свойствах металла. Под действием приложенных нагрузок происходят лишь незначительные относительные и полностью обратимые атомные смещения или вращения кристаллического блока. При растяжении монокристалла расстояние между атомами увеличивается, а при сжатии атомы становятся ближе.

Поскольку баланс между притяжением и электростатическим отталкиванием нарушается смещением атома из такого равновесного положения, то после снятия нагрузки смещенный атом под действием притяжения или отталкивания возвращается в исходное равновесное состояние, и Кристалл приобретает первоначальную форму и размер. Пластическая деформация. Если касательное напряжение превышает определенное значение (предел упругости), то деформация становится необратимой. При снятии нагрузки удаляется только упругая составляющая деформации.

Часть деформации называется пластическими остатками. Людмила Фирмаль

Пластическая деформация кристаллов может осуществляться путем скольжения и двойникования. Скольжение (смещение) отдельных частей Кристалла относительно друг друга происходит под действием сдвига stress. It возникает, когда эти напряжения в плоскости и в направлении скольжения достигают определенного критического значения (МК). На диаграмме показаны схемы упругого и пластического деформирования металлов с кубической структурой, подвергающихся напряжению сдвига. 53. Скольжение кристаллической решетки происходит вдоль плоскости T и плоскости сдвига LS. ССБ ул. с.） с.） д.） ’Р’ * м м м б •>» е.） Рисунок 53.

Схемы упругого и пластического деформирования металлов под действием касательных напряжений: а-исходные кристаллы, ВВ-упругие деформации. а-увеличение упругой и пластической деформации, вызванное скольжением под нагрузкой, превышающей предел упругости; г-напряжение, вызывающее появление сдвига (после сдвига остаточная деформация сохраняется). D-двойной формировать 1 только первый тип стресса имеет знак. Стресс III и большинства II видов не является специфическим признаком. Направление 79 по наиболее плотной упаковке атомов, где сопротивление сдвигу (tc) минимально.

• Это связано с тем, что расстояние между соседними атомными плоскостями максимально, то есть связь между атомными плоскостями минимальна. Плоскости скольжения и направление скольжения в этих плоскостях образуют систему скольжения. На металле, 1 или больше систем выскальзования будут работать. В металле с решеткой Центра стороны куба, включая Фэт, Ку, А1, ЕТК. (см. рис. 7), скольжение (111) идет вдоль плоскости октаэдра, в направлении диагонали грани куба[110].Кубическая Центральная решетка (Ge. In, МО, V и др.), процесс скольжения наиболее легко осуществляется вдоль плоскости (110), в направлении диагонали кубического пространства [111] (см. рис.7).

в металлах с гексагональной решеткой крупного плана (Zn, Be, Mg и др.), скольжение проходит по базальной плоскости. Чем больше плоскостей и направлений скольжения может иметь металл, тем выше его способность к пластике. Металлы с кубической решеткой обладают высокой степенью пластичности, так как они скользят во многих направлениях. Металлы в гексагональных плотных структурах менее пластичны и поэтому труднее, чем металлы в кубических структурах, выполнять прокатку, штамповку и другие методы деформации. Однако процесс скольжения не следует представлять как одновременное перемещение одной части кристалла и другой.

Такой плотный или синхронный сдвиг (см. рис.53) требует в сотни или тысячи раз большего напряжения, чем сам процесс деформации. Людмила Фирмаль

Скольжение осуществляется в результате дислокационного смещения Кристалла(рис. 54, а).для того чтобы дислокации из исходного положения 1 переместились в соседнее положение 14, не нужно сдвигать всю верхнюю половину кристалла на расстояние между ними atoms. It достаточно, если происходят следующие атомные смещения: положения атомов от 1 до 2 Рис.54.Предложена схема движения а-дислокации, приводящая к образованию единичного сдвигового шага на поверхности кристалла. B-краевая дислокация кристаллической структуры; c-дислокация перемешивается на 2 атомных расстояниях в решетке под действием приложенного напряжения. g-выход дислокации на поверхность и появление сдвига 80 атомов 3-4, атомов 5-6, атомов 7-8, атомов 9-10, атомов а-12, атомов 13-14, атомов 15-16, атомов 17-18 не только в плоскости сдвигового рисунка, но и во всех атомных слоях, параллельных этой плоскости. 

1 можно перемещать дислокации ползком. Ползком называется диффузионное смещение дислокационной линии ила Свою часть должную к прилипанию атомов crevice или vacancies. In в этом случае дислокация из одной плоскости в другую будет проходить. Дислокация, которая движется через весь Кристалл в плоскости мм-скольжения, вызывает смещение (сдвиг) соответствующей части Кристалла. Рис.55. Схема последовательных этапов работы источника Франк-читай Одно место появится. Межплоскостное расстояние(рис. 54.6-d).На правой стороне поверхности кристалла образуется ступенька. Обычно в кристаллах присутствует группа дислокаций (-10-100). с

ледует иметь в виду, что движение дислокаций, образующихся при кристаллизации, ограничено. Большие деформации возможны потому, что движение этих дислокаций вызывает появление или распространение большого количества новых дислокаций при пластической деформации. Механизм образования дислокаций в процессе деформации был открыт двумя учеными одновременно в 1950 году Франком и свинцом, но в 1940 году Ya. M. It было предсказано Френкелем. Рассмотрим механизм образования дислокаций при пластической деформации. Зафиксируйте дислокацию в плоскости скольжения (плоскости рисунка) до точки А и точки (рисунок 55, I).Такое закрепление может происходить на стыке отдельных дислокаций с другими дислокациями, чужеродными атомами и т. д.

Когда напряжение м увеличивается, дислокация изгибается в форме полусферы(рис. 55, 11).Дальнейшее распространение дислокаций происходит естественным путем с образованием 2 спиралей(рис.55,III, IV).Исходное положение A и(рис. 55, V). Внешние замкнутые дислокационные петли вырастают до внешней поверхности кристалла (зерна, блоки), и это приводит к фундаментальному сдвигу. Как уже упоминалось выше, новая дислокация A-A g (рис. 55, В) под действием напряжения t снова начинает изгибаться. Если напряжение м продолжает действовать, то из 1 источника образуются сотни дислокаций, и они прекращаются только в том случае, если на пути развития дислокационной петли возникает сбой: новая дислокационная система, частицы в избыточной фазе, границы зерен и так далее.

На начальном этапе происходит пластическая деформация вследствие скольжения 81-это движение сдвига, и в некоторых системах это скользкая фаза. Дислокации на этом этапе перемещаются относительно беспрепятственно на большие расстояния, обеспечивая поступательное деформирование без существенного увеличения рабочего напряжения (Этап 1 деформационного упрочнения).Большая степень деформации приводит к развитию нескольких стадий скольжения.2. сдвиг движения в более чем одном system. At на этом этапе структура дислокаций металла очень сложная, плотность дислокаций увеличивается на 4-6 знаков по сравнению с исходным состоянием, достигая 101 1 1-1012 см -. 1 скручивание не более важно, чем скольжение. Тс.- И o City metal c. хорошо.

Сдвоение наблюдается только при высоких степенях деформации и низких температурах. Благодаря упругому взаимодействию между дислокациями значительно повышается сопротивление их движению, а для их продвижения необходимо резко увеличить внешние напряжения(II стадия упрочнения).Под влиянием возрастающих напряжений происходит скольжение спиральных дислокаций. То есть это скольжение с переходом от одной допустимой поверхности скольжения к другой. Это приводит к частичному расслаблению напряжений, исчезновению отдельных дислокаций различных признаков и группировке дислокаций в объемные ячейки, внутри которых плотность дислокаций ниже, чем у клеточной стенки.

На стадии III деформационное упрочнение уменьшается и происходит так называемый динамический возврат. Дислокации, которые движутся внутри деформированного металла, производят больше дислоцированных атомов и вакансий. Близнец. Пластическая деформация некоторых металлов с плотно упакованными решетками К12 и г12 может осуществляться помимо скольжения за счет двойникования. Это переориентирует часть кристалла в положение, симметричное первой части плоскости, называемой двойной плоскостью (см. рис.53, е).Двойникование предполагает прохождение дислокаций через кристалл, как при скольжении / ii структуры поликристаллического металла при пластической деформации. Пластическая деформация поликристаллических металлов протекает аналогично деформации монокристалла-сдвигом (скольжением) или двойникованием.

Образование металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. Отметим, что поскольку зерна не ориентированы в одном направлении, пластическая деформация не может происходить одновременно и одинаково во всем объеме поликристаллического тела. Во-первых, под микроскопом на предварительно отполированных и деформированных образцах можно наблюдать следы скольжения в виде прямых линий. Линии ориентированы равномерно внутри отдельных частиц. Вследствие большой деформации в результате процесса скольжения частицы (микрокристаллы) изменяют свою форму. Предварительно деформированные частицы имели округлую форму после деформации в результате перемещения вдоль плоскости(рис. 56, а） 82 рисунок 56.

Изменение формы частиц в результате скольжения（—————-границы деформированных частиц. Размер пакета Slipp кажется, что будет незначителен должный к своему малому размеру): — структура металла и микроструктура перед деформацией. b-структура и микроструктура металла после деформации (x 150） Скольжение частиц распространяется в направлении действующих сил Р, образуя волокнистую или слоистую структуру(рис. 56.6).Одновременно с изменением формы зерна внутри блока происходит его раздавливание, что увеличивает угол дезориентации между блоками. Рентгеноструктурный анализ показывает, что после деформации к отдельным зернам и блокам прикладывается упругое напряжение(внутреннее напряжение типа 2), а кристаллическая решетка искажается вдоль границ зерен и блоков и приближается к плоскости скольжения (внутреннее напряжение типа 3). Деформируйте текстуру.

Если степень деформации велика, то происходит основная ориентация кристаллических зерен. Регулярная ориентация кристаллитов по отношению к внешним деформационным силам называется текстурой (деформационная текстура). Чем больше степень деформации, тем выше процент зерен, которые будут иметь предпочтительную ориентацию (текстуру).Характер текстуры зависит от природы металла и вида деформации(прокатка, волочение и т. д.).1.Не идентифицировать кристаллические ткани 1 если металл c K на чертеже. Сетка, направление текстуры[111]и[100], а также о. С. Хорошо.- [110].При прокатке, направление текстуры города. Окей. Металл [по]плоскости (112)и О. c. (110) аспект F.-металлы [001]. 83 рисунок 57.Влияние пластической деформации на механические свойства стали Имеет волокнистую структуру.

Качество волокна определяется наличием примесей, поэтому оно может не сопровождаться текстурой. Формирование текстуры способствует появлению анизотропных механических и физических свойств. Ник 10 листов металла стальные пластины. По мере увеличения степени холодной деформации (менее 0,15-0,2 7 ′ | / c)свойства (art, a, JIRB и др.), характеризующие повышение сопротивления деформации, а способность к пластическому деформированию повышается, пластичность (b и f) снижается (рис.57). Это явление затвердевания роста называется paceline. 1 степень деформации/ = ———— 100％、где Г ’ о и FK-площадь поперечного сечения до деформации％ После каждой деформации. — Температура плавления、 Упрочнение металла (упрочнение) при пластической деформации объясняется увеличением числа дефектов кристаллической структуры (дислокаций, вакансий, интерстициальных атомов).

Все дефекты кристаллической структуры препятствуют движению дислокаций, а значит повышают сопротивление деформации и снижают пластичность. Самое главное, что дислокация будет увеличиваться в плотности. Это происходит потому, что взаимодействие между дислокациями, которое приводит к дальнейшему движению, замедляется. В отличие от монокристаллов, при деформировании поликристаллических металлов не существует простых стадий скольжения(см. стр. 82).С началом пластической деформации происходит упрочнение металла, что связано с накоплением дислокаций на границе.

Однако основное упрочнение при холодной пластической деформации поликристаллических металлов определяется характером многократного скольжения в каждом зерне. с, металл из города. Окей.- решетка твердеет сильнее, чем металл. С. Хорошо.- В lattice. As в результате холодной деформации увеличивается плотность, коррозионная стойкость и электрическое сопротивление. Холодная деформация ферромагнитных металлов, таких как железо, увеличивает коэрцитивность и снижает проницаемость.

Смотрите также:

Решения задач по материаловедению

Разрушение металлов	Понятие о диаграммах состояния тройных сплавов
Механические свойства, определяемые при статических испытаниях	Виды напряжений