11.Пластические деформации монокристаллов

Скольжения - это смещение одной части "К" относительно другой по некоторым плоскостям (рис. 1.6, а). Обычное скольжение происходит одновременно по нескольким параллельным плоскостям, причем число этих плоскостей возрастает с увеличением деформирующего усилия. В результате такой деформации появляются многочисленные полосы скольжения (в виде тончайших слоев), хорошо видимых под микроскопом или даже визуально на полированной поверхности деформирующихся образцов. Скольжения в монокристалле происходит не только по определенным кристаллографическим плоскостям, носящих название плоскостей скольжения, но и по определенным направлениям. Плоскостями скольжения являются плоскости с густо расположенными атомами, а направлениями скольжения - направления, по которым межатомное расстояние имеет минимальное значение.

12.Пластические деформации поликристаллов

Рассмотрим холодную пластическую деформацию поликристалла. Пластическая деформация металлов и сплавов как тел поликристаллических, имеет некоторые особенности по сравнению с пластической деформацией монокристалла.

Деформация поликристаллического тела складывается из деформации отдельных зерен и деформации в приграничных объемах. Отдельные зерна деформируются скольжением и двойникованием, однако взаимная связь зерен и их множественность в поликристалле вносят свои особенности в механизм деформации.

Плоскости скольжения зерен произвольно ориентированны в пространстве, поэтому под влиянием внешних сил напряжения в плоскостях скольжения отдельных зерен будут различны. Деформация начинается в отдельных зернах, в плоскостях скольжения которых возникают максимальные касательные напряжения. Соседние зерна будут разворачиваться и постепенно вовлекаться в процесс деформации. Деформация приводит к изменению формы зерен: зерна получают форму, вытянутую в направлении наиболее интенсивного течения металла (поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации).

Металл приобретает волокнистое строение. Волокна с вытянутыми вдоль них неметаллическими включениями являются причиной неодинаковости свойств вдоль и поперек волокон. Одновременно с изменением формы зерен в процессе пластической деформации происходит изменение ориентировки в пространстве их кристаллической решетки.

13. Холодная и горячая пластическая деформация металлов, их определение и возможности

Степень разупрочнения зависит исключительно от температурно-скоростных условий деформации. Степень разупрочнения, обусловленная возвратом и рекристаллизацией, для заданного сплава тем больше, чем выше температура деформации, чем меньше скорость деформации, чем больше тепловой эффект и, наконец, чем больше скорость раз­упрочняющих процессов. Чем больше время протекания этих процессов, т.е. чем меньше скорость деформирования, тем выше эффект разупрочнения.

1. Холодная обработка давлением осуществляется при температуре деформирования не только ниже температуры рекристаллизации, но и ниже температуры возврата, т.е. _деф_возв.

В процессе деформирования отсутствуют возврат и рекристаллизация, поэтому эффект упрочнения при этом виде деформирования достаточно высок.

Таким образом, при холодной пластической деформации:

 образуется наклеп, материал существенно упрочняется, изменяются его физико-химические свойства, структура текстурирована;

 степень деформации ограничена, при ее превышении материал разрушается;

 требуются большие нагрузки (напряжения) и мощность оборудования.

Иногда холодная пластическая деформация используется как способ дополнительного упрочнения металлов и сплавов.

2. Горячая обработка давлением осуществляется при температурах значительно выше температуры рекристаллизации, т.е. Т_дефТ_рек.

Ввиду происходящей при горячей обработке рекристаллизации во всем объеме деформируемого металла наклеп образуется и сразу же снимается в процессе самой деформации, а неравномерность конечной структуры по деформируемому объему металла может быть следствием только нарушения режима охлаждения металла после окончания деформации.

Для горячей пластической деформации характерны:

 наклеп, образующийся при деформации, сразу же снимается в процессе деформации, если скорость деформации относительно невелика, и после деформации в деформированном металле наклеп отсутствует;

 отсутствие ограничений по степеням деформации, отсюда вытекает пословица «куй железо пока горячо»;

 меньший в 5  15 раз предел текучести металлов и сплавов по сравнению с холодной деформацией, поэтому для осуществления деформации не требуется приложения очень больших сил и напряжений, мощность оборудования значительно меньше, чем при холодной пластической деформации;

 оптимальное сочетание структуры и свойств деформированных металлов и сплавов, особенно заметно это проявляется после горячей обработки литых заготовок и полуфабрикатов.

Горячая обработка металлов давлением широко применяется для производства заготовок и полуфабрикатов (трубы, уголки, швеллеры, рельсы, листовой и профильный прокат и т.д.)

14. Характеристика процессов возврата и рекристаллизации металлов. Критическая степень пластической деформации Рекристаллизацияпротекает вслед за возвратом при более высокой температуре, называемой температурой рекристоализации. При увеличении количества примесей или при наличии в спла­ве легирующих элементов температура рекристаллизация возрастает.

Явление рекристаллизации заключается в том, что, начиная с определенных температур, благодаря интенсивному обмену атомов местами происходит зарождение и рост новых геометрически равноосных и энергетически равновесных зерен. Этот процесс протекает во времени и с тем большей скоростью, чем выше температура. Рекристаллизация проходит в две стадии. На первой стадии (рекристаллизация обработки) происходит замена деформированной структуры на равноосную мелкозернистую недеформированную структуру. Зарождение зерен с более совершенной структурой и рост их до взаимного соприкосновения при температуре выше температуры рекристаллизации называется первичной рекристаллизацией, или рекристаллизацией обработки.

После рекристаллизации обработки наблюдается восстановле­ние механических и пластических свойств металлов, причем меха­нические свойства зависят от величины зерна.Таким образом, после первичной рекристаллизации полностью снимается наклеп и восстанавливаются исходные механические и физические свойства металлов и сплавов.

Собирательная рекристаллизация – это рост одних зерен за счет других. Этот процесс наступает после рекристаллизации обработки при повышении температуры или увеличении времени выдержки в печи.

Вторичная рекристаллизация – это избирательный рост одних зерен за счет других в результате неодинаковой степени стабилизации их границ или в результате малых степеней деформации. Радикальный способ предупреждения вторичной рекристаллизации – это равномерное распределение примесей и других фаз по границам зерен, что лучше всего достигается металлургическим путем.

При малых степенях деформации «слабые» зерна деформируются пластически, а «сильные»  упруго.

Установлено, что величина зерна рекристаллизованного ме­талла зависит от температуры нагрева и степени предшествующей пластической деформации (рис. 4.5).

Степень деформации, после которой в результате последующего рекристаллизационного от­жига образуется очень крупное и неравномерное по величине зерно, называет­ся критической степенью деформации_кр.

Р ис. 4.5. Влияние степени деформации , %,

на средний диаметр зерна d_ср после рекристаллизации

Вторичная рекристаллизация наблюдается в различных металлах и сплавах после вполне определенных степеней деформации (для железа  5…6%; для мало­легированной стали  7...15%; для меди  около 5%;дляалюминия  2...3%). При _кр количество центров рекристаллизации увеличивается, а величина зерна после рекристаллизации уменьшается.