Головна

Пружна і пластична деформація. руйнування металів

. Кожна фаза має свої площини ковзання і критичні напруги зсуву. Процес деформування залежить від кількості і структури другої фази, характеру її розподілу. Якщо тендітна друга фаза розташовується у вигляді сітки по межах зерен пластичної матриці, то сплав буде крихким. Якщо тендітна фаза присутня у вигляді окремих зерен, то сплав збереже пластичність.

 Коли дислокація наштовхується на когерентні частки другої фази, то вона або їх перерізає, або огинає (рис. 1.21, а), в залежності від їх розмірів, міцності і відстані між ними. Коли дислокація наштовхується на некогерентні частки, То вона їх тільки огинає. На рис. 1.21, б показано спочатку вигинання, а при великій напрузі - огибание частинок дислокациями. Залишивши навколо частки петлю, дислокація ковзає в колишньому напрямі. При зростанні напруги число петель навколо кожної частинки збільшується, відстань між ними зменшується. Напруга для руху дислокації між частинками зростає, міцність металу збільшується.

руйнування металів. Процес деформації при досить високій напрузі закінчується зародженням тріщини і її поширенням через весь переріз зразка - руйнуванням. Якщо метал зазнає перед руйнуванням пружну і значну пластичну деформацію (більше 30%), то говорять про в'язкому руйнуванні. При відсутності або незначному розвитку пластичної деформації відбувається крихке руйнування. Для крихкого руйнування характерна гостра, розгалужені тріщина, для вузького навпаки - тупа, що розкривається тріщина. Абсолютно в'язке руйнування характерно для такого матеріалу, як сира глина; абсолютно крихке руйнування властиво алмазу. Більшості технічних матеріалів притаманне і в'язке, і крихке руйнування, поділ проводиться умовно по переважанню того або іншого виду. Механізм зародження тріщини при крихкому і в'язкому руйнуванні однаковий. Виникнення зародка тріщини відбувається при скупченні дислокацій перед перешкодою (границі зерен, межфазовие кордону, включення), що призводить до виникнення концентратора напружень, достатніх для утворення мікротріщини (рис. 1.22).

10 Вплив нагрівання на структуру деформованого металу.

До пластичної деформації метал знаходиться в рівноважному стані 1 (Рис. 1.23) з мінімальним запасом вільної енергії. Велика частина роботи (до 95%), що витрачається на деформацію металу, перетворюється в теплоту - метал нагрівається. Система переходить в нерівноважний стан 2. Частина енергії (5-10%), що витрачається при деформації на утворення великої кількості дефектів кристалічної будови, накопичується в металі. Щільність дислокацій в залежності від ступеня деформації збільшується від 106-108 до 1010-1012 см-2. Система переходить в метастабільний стан 3, Стійке при кімнатній температурі. При нагріванні долаються бар'єри DЕ для дифузії точкових дефектів і руху дислокацій. Система повертається в рівноважний стан 1.

Процеси, що відбуваються при нагріванні, підрозділяють на повернення і рекристалізацію, які супроводжуються зменшенням вільної енергії. Повернення відбувається при низьких температурах, рекристалізація - при більш високих.

Повернення. Форма зерен при поверненні не змінюється. При низьких температурах нагріву протікає перша стадія повернення - відпочинок. Зменшується концентрація власних точкових дефектів (стік до кордонів і взаємне знищення). Дислокації однакових знаків відштовхуються одна від одної, протилежних - притягуються і анігілюють (рис. 1.24), т. Е. Відновлюються атомні площини. Залишаються хаотично розташовані дислокації переважно одного знака. Відпочинок металу знімає внутрішню напругу, зменшує на 10-15% твердість і міцність.

При більш високих температурах нагріву протікає друга стадія повернення - полігонізації. У зернах утворюються нові малокутових кордону в результаті ковзання і переповзання дислокацій. Зерно ділиться на субзерна - полігони, Вільні від дислокацій. Дислокації накопичуються на кордонах полігонів, утворюючи стінки (рис. 1.25). Полігонізації спостерігається не у всіх металів: рідко розвивається в міді і її сплавах, добре виражена в сплавах алюмінію і заліза. При деформації сплавів складного складу полігонізації призводить до виникнення стабільної пористої структури. Дислокації накопичуються на межі комірок і вступають у взаємодію з атомами і дисперсними частками другої фази. Комірчана структура зберігається при значному нагріванні. Сплави НЕ рекрісталлізуются. При нагріванні деформованих металів процес відпочинку відбувається завжди, полігонізації - за певних умов.

 



 Поверхневі дефекти кристалічної будови. |  Діаграма стану з повною розчинністю компонентів.

 Діаграма стану з повною нерастворимостью компонентів. |  Загартування і відпустку вуглецевої сталі. |  Леговані стали. Загальна характеристика. |  Зміцнення поверхні. Обробка ТВЧ (струмом високої частоти) |  Хіміко-термічна обробка |  Полімери і пластмаси. Будова, механічні властивості. |  пластмаси |  керамічні матеріали |  композиційні матеріали |  Операції вільного кування |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати