Природа пластичної деформації.

 

Метали й сплави у твердому стані мають кристалічна будова, і характер їхньої деформації залежить від типу кристалічної структури й від наявності недосконалостей у цій структурі.

Розглянемо пластичну деформацію в монокристалі.

Пластична деформація може протікати під дією дотичних напружень і може здійснюватися двома способами.

1. Трансляційне ковзання по площинах. Одні шари атомів кристала сковзають по інших шарах, причому вони переміщаються на дискретну величину, рівну цілому числу міжатомних відстаней.

У проміжках між смугами ковзання деформація не відбувається. Тверде тіло не змінює своєї кристалічної будови під час пластичної деформації й розташування атомів в елементарних осередках зберігається

Площинами ковзання є кристалографічні площини з найбільш щільним упакуванням атомів.

Це найбільш характерний вид деформації при обробці тиском.

2. Двійникування - поворот однієї частини кристала в положення симетричне іншої його частини. Площиною симетрії є площина двійникування.

Двійникування частіше виникає при пластичній деформації кристалів з об’ємноцентрованою і гексагональною решіткою, причому з підвищенням

Схеми пластичної деформації різними способами: а - ковзанням; б - двійникуваням

швидкості деформації й зниженням температури схильність до двійникуванню зростає.

Двійникуваня може виникати не тільки в результаті дії зовнішніх сил, але й у результаті відпалу пластично деформованого тіла. Це характерно для металів із гранецентрованою кубічною решіткою (мідь, латунь). Двійникуванням можна досягти незначного ступеня деформації.

а)	б)

 

Дислокаційний механізм пластичної деформації.

 

Пластична деформація відбувається в результаті ковзання або двійникування. Раніше припускали, що при ковзанні одна частина кристала зрушується щодо іншої частини на ціле число періодів як єдине ціле. Необхідне для цього напруга виходить на кілька порядків вище дійсної зсувочної напруги.

Для заліза теоретичне значення зсувочної напруги МПа, _.

В основу сучасної теорії пластичної деформації взяті наступні положення:

• ковзання поширюється по площині зрушення послідовно, а не одночасно;

• ковзання починається від місць порушень кристалічної решітки, які виникають у кристалі при його навантаженні.

Схема механізму деформації представлена на мал. У рівноважному стані дислокація нерухлива. Під дією напруги екстраплощина зміщається праворуч ліворуч при незначному переміщенні атомів. Нижня частина площини Р^/S (SR) зміститься вправо й сполучиться з нижнім краєм екстраплощини РQ.

QR- залишкова деформація.

При подальшому русі дислокація пройде всю площину ковзання й вийде на поверхню зерна. При цьому верхня частина зерна зрушена щодо нижньої на один міжатомний період решітки.

При кожному переміщенні дислокації на один крок необхідно розірвати зв'язок тільки між двома рядами атомів у площині Р^/S, а не між всіма атомами, розташованими вище й нижче площини ковзання. Необхідна зсувочна напруга при цьому мало, дорівнює практично дійсному.

Схема дислокаційного механізму пластичної деформації а – переміщення атомів при русі крайової дислокації на одну міжатомну відстань; б – переміщення дислокації через весь кристал