Пластическая деформация.

Металлы и сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение, и характер их деформации зависит от типа кристаллической структуры и от наличия несовершенств в этой структуре.

Рассмотрим пластическую деформацию в монокристалле.

Пластическая деформация может протекать под действием касательных напряжений и может осуществляться двумя способами.

1.Трансляционное скольжение по плоскостям (рис.11.7.а).Одни слои атомов кристалла скользят по другим слоям, причем они перемещаются на дискретную величину, равную целому числу межатомных расстояний.

В промежутках между полосами скольжения деформация не происходит. Твердое тело не изменяет своего кристаллического строения во время пластической деформации и расположение атомов в элементарных ячейках сохраняется.

Плоскостями скольжения является кристаллографические плоскости с наиболее плотной упаковкой атомов.

Это наиболее характерный вид деформации при обработке давлением.

2.Двойникование – поворот одной части кристалла в положение симметричное другой его части. Плоскостью симметрии является плоскость двойникования (рис. 6.5 б).

Двойникование чаще возникает при пластической деформации кристаллов с объемно-центрированной и гексагональной решеткой, причем с повышением скорости деформации и понижением температуры склонность к двойникованию возрастает.

Двойникование может возникать не только в результате действия внешних сил, но и в результате отжига пластически деформированного тела. Это характерно для металлов с гранецентрированной кубической решеткой (медь, латунь). Двойникованием можно достичь незначительной степени деформации.

а)	б)

Рис.11.7. Схемы пластической деформации различными способами: а – скольжением; б – двойникованием

Дислокационные механизмы пластической деформации поликристаллов.

 Пластическая деформация происходит в результате скольжения или двойникования. Ранее предполагали, что при скольжении одна часть кристалла сдвигается относительно другой части на целое число периодов как единое целое. Необходимое для этого напряжение получается на несколько порядков выше действительного сдвигового напряжения.

Для железа теоретическое значение сдвигового напряжения МПа, _.В основу современной теории пластической деформации взяты следующие положения:

• скольжение распространяется по плоскости сдвига последовательно, а не одновременно;

• скольжение начинается от мест нарушений кристаллической решетки, которые возникают в кристалле при его нагружении.

Схема механизма деформации представлена на рис.11.8 а.

В равновесном состоянии дислокация неподвижна. Под действием напряжения экстраплоскость смещается справа налево при незначительном перемещении атомов. Нижняя часть плоскости Р^/S (SR) сместится вправо и совместится с нижним краем экстра- плоскости РQ.

QR- остаточная деформация.

При дальнейшем движении дислокация пройдет всю плоскость скольжения и выйдет на поверхность зерна. При этом верхняя часть зерна сдвинута относительно нижней на один межатомный период решетки (рис. 11.8 б).

П ри каждом перемещении дислокации на один шаг необходимо разорвать связь только между двумя рядами атомов в плоскости Р^/S, а не между всеми атомами, расположенными выше и ниже плоскости скольжения. Необходимое сдвиговое напряжение при этом мало, равно практически действительному..

Рис. 11.8. Схема дислокационного механизма пластической деформации

а – перемещение атомов при двихении краевой дислокации на одно межатомное расстояние;

б – перемещение дислокации через весь кристалл

Контрольные вопросы:

1.Приведите диаграмму растяжения металлов

2.Основные отличия упругой деформации металлов

3.Охарактеризуйти природу пластической деформации металлов

4.Процесс двойникование

5.Объясните дислокационный механизм пластической деформации.

Глоссарий:

Предел прочности–напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца

Напряжение ,соответствующее точке А, называют пределом пропорциональности

Напряжение ,вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2 %, называют условным пределом текучести

Пластичность –– способность материала к пластической деформации

Двойникование – поворот одной части кристалла в положение симметричное другой его части

Истинное сопротивление разрушению – это максимальное напряжение, которое выдерживает материал в момент, предшествующий разрушению образца

Предел прочности – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения

Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям.

Блиц-тест:

1. Поворот одной части кристалла в положение симметричное другой его части -

1. Переход

2. Перевод

3. скольжение

4. Двойникование

2.Способность материала к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.

1. Упругость

2. Вязкость

3. Пластичность

4. Сплошность

3.Напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения

1. Предел прочности

2. Предел вязкости

3. Предел разрушения

4. Предел выносливости

4.Изменение формы и размеров тела под действием напряжений называется

1. разрушением

2. Перемещением

3. Скольжением

4. Деформацией

5. Сила, действующая на единицу площади сечения детали называется

   1. Напряжение

   2. Смещение

   3. Скольжение

   4. Изменение

Основная литература

1.Лившиц Б.Г. Металлография М, Металлургия, 1990.

2.Вегман Е.Ф., Руфанов Ю.Т., Федорченко И.Н., «Кристаллография, минералогия и рентгенография» М, Металлургия, 1990г.

3.Миловский А.В. «Минералогия и петрография» М, Москва 1979г.

4.Торопов Н.А. , Булак Л.Н. «Кристаллография и минералогия» М, Москва 1972г.

5.Захаров А.М.Диаграммы состояний двойных и тройных систем.М, Металлургия ,1978г.

6.Ермолов В.А. Геология: Учебник .Часть 1.М.МГТУ.2004г

7.ЕрмоловВ.А.Геология,Учебное пособие.Часть5 «Кристаллография, минералогия и геология камнесамоцветного сырья».М.МГТУ.2007г.

8.ЕрмоловВ.А, ПоповаГ.В, МосейкинВ.В.и др.Учебник. «Месторождения полезных ископаемых»М.МГТУ.2007г.

9.ЕрмоловА,ПоповГ.Б,МосейкинВ.В. и др.; Под ред.В.А.Ермолова. Месторождения полезных ископаемых .М.:Изд.МГГУ, 2004год (электр.библ.)

Дополнительная литература

10.Емельянов Н.А. «Практика руководства по минералогии» М, Москва 1972г.

11.Юшко С.А. Руководство для лабораторного исследования руд. Методы лабор. исследования руд.

12. Смагулов Д.У. Металлография: Окулык/ Д.У. Смагулов. - Алматы: КазУТУ, 2007