7.2. Особенности деформированния монокристаллов

Если при деформировании монокристалла плоскость скольжения параллельна направлению касательного напряжения, то монокристалл не упрочняется, а его деформация велика. Начальную стадию деформации I называют стадией легкого скольжения (рис.7.3). На стадии легкого скольжения деформация монокристаллов с ГП решеткой достигает 100%, у ГЦК и ОЦК монокристаллов она не превышает 10-15%.

Рис. 7.3. Диаграмма напряжение – деформация для монокристалла цинка

Стадия II – множественного скольжения, скольжение распространяется на другие системы, образуется сложная дислокационная структура за счет поперечного скольжения.

Стадия III – характеризуется более замедленным упрочнением, т.к. некоторые дислокации уничтожают друг друга. Разупрочнение на этой стадии называют динамическим возвратом.

В основе упрочнения металла при деформации лежит повышение плотности дислокаций.

Движению дислокаций мешают различные препятствия – границы зерен, дефекты упаковки, межфазные поверхности, дислокации, пересекающие плоскость скольжения. Через некоторые препятствия дислокации проходят, но при более высоких напряжениях.

Каждое скопление дислокаций создает поле напряжений, отталкивающее приближающуюся дислокацию. Чем больше дислокаций в скоплении, тем сильнее отталкивание и тем труднее деформируется металл. Когда плотность дислокаций в скоплении достигает определенного значения, в этом месте зарождаются трещины.

7.3. Деформирование поликристаллов

При деформировании поликристаллов стадия I – легкого скольжения отсутствует.

С ростом степени деформации зерна постоянно вытягиваются в направлении пластического течения (рис.7.4 а). При значительных деформациях образуется волокнистая структура (рис.7.4 б), появляется кристаллографическая ориентация зерен, которая называется текстурой деформации. Текстура деформации делает кристалл анизотропным.

0. Рис.7.4. Деформирование поликристаллов

7.4. Деформация двухфазных сплавов

Каждая фаза имеет свои системы скольжения и свои критические напряжения сдвига, поэтому деформирование двухфазных сплавов более сложно. Процесс деформирования зависит не только от свойств второй фазы и её содержания, но и от характера распределения этой фазы в структуре.

Если хрупкая фаза располагается в виде сетки по границам зерен, то сплав окажется хрупким. Если эта же фаза разместится в виде отдельных зерен в пластичной матрице – основе сплава, то сплав сохранит пластичность, а присутствие второй фазы проявится в упрочнении.

Когда движущаяся дислокация наталкивается на когерентные частицы, то она их перерезает. Если частицы не когерентны, то она проходит, образуя дислокационную петлю (рис. 7.5).

Основная масса промышленных сплавов имеет поликристаллическую структуру. В зависимости от температуры обработки давлением и скорости деформирования различают процессы холодного, тёплого и горячего деформирования.

Холодное деформирование проводится при температуре, меньше (≤) 0,3Т_пл. Упрочнение обусловлено резким увеличением плотности дислокаций (до 10¹²см^-2) и ограничением их подвижности.

Теплое деформирование проводится при температуре, равной 0,3- 0,5Т_пл. Основными являются процессы упрочнения при одновременно идущем процессе разупрочнения (переползание краевых и поперечное скольжение винтовых дислокаций).

Горячее деформирование - tº > 0,6Т_пл. Основную роль играют процессы разупрочнения – динамический возврат, полигонизация и рекристализация. Упрочнение материала можно сохранить лишь резким охлаждением, не дожидаясь снятия наклепа вследствие процессов разупрочнения.

.

а

б

Рис. 7.5. Деформирование двухфазных сплавов

а – с когерентными частицами второй фазы; б – с некогерентными частицами второй фазы