11. Пластичность. Твердость. Ударная вязкость

11.1. Пластическая деформация твердых тел

Деформация – изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил.

Деформации бывают упругие и пластические.

На кривой() (рис. 11.1) на участке «оа» - материал подчиняется закону Гука и тогда это тело упруго, а деформация называется упругой, т.к. оно восстанавливает форму.

Пластической называется деформация, которая не устраняется после снятия нагрузки.

Максимальное напряжение _упр, при котором деформация остается упругой, называется пределом упругости.

На участке «ас» материал течет, т.е. проявляются его пластические свойства.

В области пластической деформации нарушается закон Гука.

После снятия нагрузки (=0) в области пластической деформации тело остается деформированным с остаточной деформацией ₀. Зависимость () является гистерезисной и необратимой.

Фигура, изображенная на рисунке, называется петлей гистерезиса.

_к – коэрцитивная сила, т.е. внешняя сила, необходимая для придания телу его первоначальной формы.

Чем больше площадь под петлей гистерезиса, тем более пластичным является материал.

Напряжения, при которых текучесть материала достигает максимальных значений, называют пределом текучести _тек.

Дальнейшее увеличение  приводит в конце концов к разрушению материала при некотором критическом значении _mах, которая называется пределом прочности.

Хрупкие тела разрушаются в области упругих деформаций.

Кривая текучести ас выражается уравнением

,

где _і, _і – истинное напряжение и истинное относительное удлинение материала, а – постоянная, п – показатель деформационного упрочнения.

Повторное нагружение тела с остаточной деформацией ₀ приводит к увеличению предела упругости и соответственно к увеличению предела текучести.

11.2. Физическая сущность пластической деформации

При деформации монокристалла возникает упругая деформация и с увеличением напряжений происходит сдвиг одной части кристалла относительно другой, что вызывает пластическую остаточную деформацию.

Сдвиг происходит под действием касательных напряжений .

Сдвиг одной части кристалла относительно другой может осуществляться путем скольжения или путем двойникования.

Скольжение – это перемещение одной части кристалла параллельно другой вдоль плоскости скольжения (или сдвига).

При скольжении кристаллографи-ческая ориентация деформированного кристалла не изменяется.

Плоскости скольжения для различных решеток соответственно (ГЦК, ОЦК, ГПУ):

Для идеального кристалла, чтобы сместить все атомы одновременно вдоль плоскости скольжения, необходимо напряжение в 10³10⁴ раз больше экспериментально наблюдаемых:

_ид  _экспер.

Разница объясняется не одновременным перемещением всех атомов, а результатом перемещения дислокаций вдоль плоскости скольжения.

Схема движения дислокаций.

Движение плоскостей происходит по эстафете о одной группы атомов к другой.

Двойникование – сдвиг одной части кристалла в новое положение относительно плоскости двойникования. Плоскость двойникования делит кристалл на две различно ориентированные части.