Матеріалознавство

Площини зсувів

 

 

 

 

 

Рисунок 7. – Схема зміщення атомів та зсуву часток кристалу при пластичній деформації.

При значних ступенях деформації  зерна змінюють свою форму внаслідок ковзання і витягаються в напрямку діючих сил, одночасно з цим відбувається подрібнення блоків (рис.8).

 

Рисунок 8. – Зміна зерен,  структури металу при пластичній деформації.

Якщо при пластичній деформації виникає волокниста чи шарувата структура орієнтована в одному напрямку, її називають текстура деформації.

 

В залежності від температури тіла під час обробки розрізняють гарячу та холодну пластичну деформацію.

Деформація, яка відбувається при високих температурах (0,7 – 0,75) Тпл, називається гарячою. При цьому значних змін властивостей не відбувається а зміни в структурі характеризуються подрібненням зерен із збереженням їх співвісної форми.

Якщо деформування металу відбувається при температурі нижче (0,15 –

0,2) Тпл, деформація називається холодною. При холодній пластичній деформації зростають властивості, що характеризують опір деформації (σт.о., σт, твердість), а показники пластичності, в’язкості  знижуються (ψ, δ).

Зміцнення металу в процесі пластичної деформації називають наклепом.

Явище наклепу широко застосовують в поверхневому зміцнюванні металів. Шляхом наклепу твердість і границю міцності можна збільшити в 1,5…3 рази, а границю текучості – в 3…7 разів., це дозволяє підвищити довговічність деталей і машин, оскільки їх руйнування частіше починається з поверхні.

 

8.5.  Деформація полімерів.

Полімери  у високо  еластичному стані  схильні  до значних  зворотних змін при невеликих навантаженнях, тому що їх макромолекули можуть вигинатися. При цьому макромолекули в цілому не переміщуються, однак їх окремі сегменти, бокові групи, рухомі через їх можливих переміщень навколо своїх зв’язків. Цим зумовлюється незначна жорсткість полімерів і їх в’язкопружна   поведінка при навантаженні. Для кристалічних полімерів спочатку відбувається пропорційна пружна деформація   яка далі приводить до зміни до сильно розтягнутого стану безпосередньо до руйнування. Слід зазначити, що деформація полімерів суттєво залежить від швидкості навантаження. При повільній   деформації макромолекули можуть орієнтуватися з впорядкованим розташуванням, утворюючи текстуру. В процесі орієнтації зростає міжмолекулярна взаємодія, що приводить до підвищення міцності при збереженні достатньої пружності. Властивості матеріалів стають анізотропними.

 

8.6.  Деформація аморфних матеріалів.

Поведінка аморфних матеріалів при деформації, як і в кристалічних матеріалах, залежить від процесів, які відбуваються на мікрорівні. Однак відсутність ближнього порядку виключає протікання пластичної деформації шляхом руху дислокацій, тому що відсутні площини ковзання. Аморфні матеріали утворені кластерами які мають довільну форму і випадкову впорядкованість. Тому деформація відбувається не однорідно, а вздовж тих ділянок, де напруження досягають критичних рівнів (рис. 9). Структура при цьому має шарувату форму. Основними параметрами пластичної деформації аморфних матеріалів є швидкість руху смуги ковзання і границя текучості, міцність визначається модулями пружності.

 

 

 

 

Рисунок 9. – Схема зміни структури аморфних матеріалів при деформації

 

8. 7. Відновлення властивостей та структури деформованих сплавів.

Відновлювання будови та властивостей для деформованих металів і сплавів залежно від температури нагріву має різновиди: повернення і рекристалізація (рис.10).

Повернення нагрів деформованих металів і сплавів нижче за температуру рекристалізації ~ 0,2 Тпл витримка і повільне охолоджування (з піччю) для часткового відновлення їх структурної д осконалості  в  результаті  зменшення г устини деф ектів будови, проте без візуально помітних змін мікроструктури. Повернення обумовлено тонкими структурними змінами всередині кожного зерна. Повернення включає дві стадії – відпочинок і полігонізація.

Відпочинок  початкова стадія процесу повернення деформованого металу, що протікає при низькотемпературному до 0,2

Тпл нагріві і об'єднує процеси, пов'язані з дифузійним перерозподілом точкових дефектів і їх частковим взаємним знищенням.  Відпочинок  використовують для усунення усередині окремих зерен або в об'ємі сплаву неоднорідності хімічного складу і  структури  виникаючих частіше за

 

все  в  процесі  кристалізації,  а  також  для часткової релаксації  напруження.

Полігонізація – стадія процесу повернення деформованого металу, що відбувається при нагріванні до (0,3...0,4)Тпл, пов'язана з розділенням деформованих зерен на полігони (блоки) з

 

 

Рисунок 10. – Вплив нагрівання при відпалюванні на зміну структури деформаційно-зміцненого металу і величину його механічних властивостей

 

малою густиною дислокацій. Полігонізація приводить до подальшого зняття спотворень (внутрішніх напружень) кристалічних ґраток і більш повного відновлення фізичних властивостей. Механічні властивості при цьом у змінюються незначно (відбувається зниження міцності) Текстура зберігаєть-

ся, хоча і стає блоковою. Полігонізація  після значних деформацій – як прави-

ло, початкова стадія рекристалізації.

 

Рекристалі зація пр оцес зр остання од них кр иста лічних зерен полікристалу за рахунок інших. Рекристалізаціюможнапредставитиу вигляді стадій:  первинна рекристалізація, збиральна і вторинна рекристалізація Первинна рекристалізація процес зародження і зрост ання нових рі-

вно вісних зер ен при нагріві до повног о зникнення текстури, створеною деформацією і утворення рівноосної дрібнозернистої