Напруги і викликані ними деформації можуть виникати при дії на тіло зовнішніх сил розтягування, стиснення і т.д., а також в результаті фазових (структурних) перетворень, усадки та інших фізико-хімічних процесів, що протікають в металах, і пов'язаних зі зміною обсягу. Метал, що знаходиться в напруженому стані, при будь-якому вигляді навантаження завжди відчуває напруги нормальні і дотичні.
Рисунок 3 - Схема виникнення нормальних і дотичних напружень в металі при його навантаженні
Зростання нормальних і дотичних напружень призводить до різних наслідків. Зростання нормальних напружень призводить до крихкого руйнування. Пластичну деформацію викликають дотичні напруження.
Деформація металу під дією напруг може бути пружною і пластичної.
Пластичної або залишковою називається деформація після припинення дії викликали її напруг.
При пластичній деформації одна частина кристала переміщається по відношенню до іншої під дією дотичних напружень. При знятті навантажень зрушення залишається, тобто відбувається пластична деформація (рис. 4).
У результаті розвитку пластичної деформації може відбутися в'язке руйнування шляхом зрушення.
а - ненапружених решітка; б - пружна деформація; в - пружна і пластична деформація; г - пластична деформація; д, е - пластичне (в'язке) руйнування в результаті зрізу
Малюнок 4 - Схема пластичної деформації і в'язкого руйнування під дією дотичних напружень
Пластична деформація відбувається в результаті ковзання або двойникования. Раніше припускали, що при ковзанні одна частина кристала зрушується щодо іншої частини на ціле число періодів як єдине ціле. Необхідне для цього напруга виходить на кілька порядків вище дійсного сдвигового напруги.
В основу сучасної теорії пластичної деформації взяті наступні положення:
· ковзання поширюється по площині зсуву послідовно, а не одночасно;
· ковзання починається від місць порушень кристалічної решітки, які виникають в кристалі при його навантаженні.
Схема механізму деформації представлена ??на малюнку 5 а.
У рівноважному стані дислокація нерухома. Під дією напруги екстраплоскості зміщується справа наліво при незначному переміщенні атомів. Нижня частина площині Р/S (SR) зміститься вправо і суміститься з нижнім краєм екстра площині РQ.остаточная деформація.
При подальшому русі дислокація пройде всю площину ковзання і вийде на поверхню зерна. При цьому верхня частина зерна зрушена щодо нижньої на один міжатомній період решітки (рис. 5 б).
При кожному переміщенні дислокації на один крок необхідно розірвати зв'язок тільки між двома рядами атомів у площині Р/S, а не між усіма атомами, розташованими вище і нижче площини ковзання. Необхідне сдвиговое напруга при цьому мало, одно практично дійсному.
а - переміщення атомів при двіхеніі крайової дислокації на одне міжатомних відстань; б - переміщення дислокації через весь кристал
Малюнок 5 - Схема дислокаційного механізму пластичної деформації
Вплив пластичної деформації на структуру і властивості металу і сплавів
Текстура деформації створює кристалічну анізотропію, при якій найбільша різниця властивостей проявляється для напрямків, розташованих під кутом 45o один до одного. Зі збільшенням ступеня деформації характеристики пластичності (відносне подовження, відносне звуження) і в'язкості (ударна в'язкість) зменшуються, а міцність характеристики (межа пружності, межа плинності, межа міцності) і твердість збільшуються. Також підвищується електроопір, знижуються опір корозії, теплопровідність, магнітна проникність.
Сукупність явищ, пов'язаних зі зміною механічних, фізичних та інших властивостей металів і сплавів в процесі пластичної деформації називають деформаційним зміцненням або наклепом.
Зміцнення при наклеп пояснюється зростанням на кілька порядків щільності дислокацій:
Їх вільне переміщення утруднюється взаємним впливом, також гальмуванням дислокацій у зв'язку з подрібненням блоків і зерен, спотвореннями решітки металів, виникненням напруг.
. Вичертите діаграму стану залізо-карбід заліза, вказати структурні складові у всіх областях діаграми, описати фазові перетворення і побудуйте криву нагрівання в інтервалі температур від 0 до 1600 ° С (із застосуванням правила фаз) для сплаву, що містить 1,8% С. Для заданого сплаву при температурі 1 300 С ° визначте: процентний вміст вуглецю у фазах; кількісне співвід...
