Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Материаловедение

Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации и последующем нагреве  Просмотрен 41

Глава 3. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ

ДЕФОРМАЦИИ И ПОСЛЕДУЮЩЕМ НАГРЕВЕ

Известно (см. раздел 1.3), что если возникающее при нагружении тела напряжение s превышает предел текучести (s0,2) данного металла, в нем возникает необратимая остаточная или пластическая дёформация.

ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА

СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Пластическая деформация происходит путем скольжения или сдвига отдельных участков решетки вдоль определенных плоскостей под действием сдвиговых (касательных) напряжений. Механизм этого сдвига в идеальных (бездефектных) кристаллах предполагает одновременное перемещение всех атомов одной части кристалла относительно другой. В реальных кристаллах сдвиг осуществляется последовательным эстафетным движением дислокаций вдоль плоскостей скольжения (см. раздел 1.2).

В поликристаллических металлах такой сдвиг происходит в отдельных зернах по плоскостям скольжения различного направления, а также в блоках, из которых состоят эти зерна. При значительных деформациях зерна сплющиваются, вытягиваются в направлении пластического течения, создается слоистая, волокнистая структура (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема изменения структуры поликристаллического металла при возрастающей степени пластической деформации e:

а - недеформированный металл; б - сдвиги лишь в отдельных зернах по различным плоскостям скольжения; форма зерен практически не меняется;

в - следы деформаций (сдвиги) во всех зернах; меняется (вытягивается) форма зерен; г - образование волокнистой структуры, ориентированной в направлении пластического течения металла (г' - поперечное сечение)

При степенях деформации[1] e>40 % деформированные зерна поворачиваются вдоль направления деформации, приобретая одинаковую кристаллографическую ориентацию - текстуру деформации. Наличие текстуры приводит к появлению анизотропии свойств поликристаллического металла (см. раздел 1.2).

Процессы сдвига, происходящие при деформировании металла, рождают множество экстраплоскостей, т.

е. резко увеличивают количество дислокаций. Если в недеформированном металле плотность дислокаций р обычно составляет 106...108 см-2, то при степенях деформации e>80...90 % r»1011...1012 см-2. Значительно возрастает количество точечных и поверхностных дефектов (вакансий, межузельных атомов, границ и блоков). Такое увеличение числа дефектов решетки (в первую очередь дислокаций) затрудняет дальнейшее скольжение дислокаций, повышает сопротивление металла сдвигу, т. е. его прочность (см. раздел 1.3). Упрочнение металла под действием пластической деформации называется наклепом или нагартовкой. С другой стороны, ограничение подвижности дислокаций уменьшает способность металла к пластической деформации, т. е. снижает его пластичность.

На рис. 3.2 показано влияние степени пластической деформации на механические свойства меди.

Рис. 3.2. Влияние степени пластической деформации на механические свойства металла (медь). По оси абсцисс отложена величина вытяжки m=S0/S; со степенью пластической деформации e (шкала в верхней части рисунка) она связана соотношением e=1-1/m (см. примечание на с. 34)

Резкое увеличение дефектности решетки при пластической деформации отражается и на физико-химических свойствах металлов. Например, вызванные дефектами нарушения периодического электрического поля ионов решетки повышают сопротивление направленному движению электронов, рассеивая их, т. е. уменьшают электропроводность (рис. 3.3).

 

 

Рис. 3.3. Влияние степени пластической деформации на относительную электропроводность меди. За 100% принята электропроводность недеформированной меди

 

 

Предыдущая статья:Влияние примесей. Модифицирование Следующая статья:ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И СВОИСТВА
page speed (0.0125 sec, direct)