Пластическая деформация поликристалла

Категория:
Металлы


Пластическая деформация поликристалла

Обычные технические металлы являются поликристаллическими телами или поликристаллами. Подобно монокристаллу пластическая деформация в них осуществляется при любой внешней нагрузке за счет сдвига по плоскостям скольжения.

Рассмотрим в качестве примера поликристалл с гране-центрированной кубической решеткой. Плоскости октаэдра или плоскости наилегчайшего сдвига в разных зернах этого поликристалла ориентированы по-разному. Поэтому первые сдвиги под действием внешней нагрузки происходят не во всех зернах сразу, а в каком-либо одном или нескольких зернах, например 1, 2, 3, поскольку именно в этих зернах напряжения сдвига в плоскостях октаэдра оказываются достаточно большими вследствие выгодной ориентировки по отношению к действующим усилиям. Как известно, действующие напряжения достигают наибольшего значения в плоскостях, расположенных под углом 45° к направлению Действия внешней нагрузки.

В соседних зернах, например 4 и 5, под действием деформации зерен 1, 2, 3 в свою очередь также появятся сдвиги и произойдет некоторый поворот пачек скольжения.

Характер реальных линий сдвига иллюстрируется рис. 2, на котором представлены микрофотографии железа до деформации (а) и после деформации сжатием на 7,5% (б). В результате остаточной деформации на зернах железа появилось большое число линий сдвига (рис. 2,б), однако заметного изменения формы кристаллитов не наблюдается.

Рис. 1. Схема пластической деформации поликристалла

Рис. 2. Микроструктура железа до деформации (а) и после деформации при сжатии на 7,5% (б)

При увеличении напряжения в сферу пластической деформации попадают все новые зерна, они вытягиваются, поворачиваются и дробятся, приобретая при больших степенях деформации одинаковую кристаллографическую ориентировку или так называемую текстуру. В случае, например, сильного обжатия при прокатке железа грань куба всех кристаллитов совпадает с плоскостью прокатки и диагональ грани куба — с направлением прокатки.

У цинка и кадмия, имеющих гексагональную решетку, с плоскостью прокатки почти совпадает плоскость базиса. У других металлов при деформации также наблюдается закономерная ориентировка плоскостей наилегчайшего сдвига. Можно сказать, что при направленной пластической деформации с большими степенями обжатия все изделие превращается как бы в некоторое подобие огромного монокристалла с ярко выраженной анизотропией.

Рис. 3. График деформации металла

Практика применения подобных изделий имеет известные особенности. Холоднотянутая проволока с четко выраженной текстурой при испытании и работе на растяжение обнаруживает весьма высокую прочность. Прокатанные листы с текстурой при испытаниях вдоль имеют гораздо более высокую прочность и пластичность, чем при испытании поперек. Это вызывает известные осложнения при листовой штамповке, так как не обеспечивает равномерности деформации заготовки в различных направлениях.

Появление пластической деформации металла не прерывает развития упругой. Первые линии сдвигов, знаменуя начало пластической деформации, отмечают вместе с тем и предел упругости металла. Именно в этих признаках пластической деформации и заключается физический смысл предела упругости, представляющего собой напряжение, при котором наряду с упругой появляется и первая пластическая или остаточная деформация.

Строго говоря, деформирование металла за пределом упругости следует представлять как ряд сдвигов по отдельным плоскостям или группам плоскостей скольжения, причем между этими сдвигами за счет повышения напряжения происходит упругая деформация. В этом случае график деформации может быть представлен схематически в виде ступенчатой кривой (рис. 3,а). Каждый последующий сдвиг по сравнению с предыдущим происходит при более высоком напряжении, так как материал в результате первых сдвигов упрочняется. При обычных грубых измерениях ступенчатость не улавливается и график деформации имеет вид плавно поднимающейся кривой (рис. 3,б).


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум