11.3. Пластическая деформация поликристаллов

Деформация поликристаллических тел приводит к деформации отдельных зёрен вдоль направления внешних сил:

до деформации после деформации

На развитие деформации в поликристаллах влияют различная ориентация зёрен и границы зёрен.

Преимущественная ориентировка зёрен относительно внешних сил деформирования называется текстурой деформации.

Текстура деформации приводит к анизотропии поликристаллов.

Границы зёрен оказывают сопротивление пластической деформации. При деформации зёрен в них образуется ячеистая структура – микроскопические участки зерна размером в поперечнике 0,25-0,3 мкм, содержащие большое количество искажений решетки (дислокации, трещины, вакансии и пр.). При пластической деформации в зернах имеют место следы скольжения, двойники и пр. Зёрна вытягиваются по направлению деформации, образуя волокна. Прочностные характеристики (твердость, временное сопротивление, предел текучести) у деформированных тел возрастают, а пластические – снижаются.

11.4. Основные характеристики деформации и разрушения

Для изучения механических свойств материалов их подвергают различного рода испытаниям: статическим, динамическим, циклическим и пр.

Статические испытания проводят при постоянной внешней нагрузке (=Const). К ним относятся: деформации растяжения, сжатия, изгиба, сдвига, кручения, измерения твердости.

Динамические испытания проводят при переменной внешней нагрузке. Примером динамических испытаний является определение ударной вязкости материала.

Циклические испытания проводят при повторно-переменном приложении нагрузки.

Врезультате, например, статических испытаний строят истинную диаграмму растяжений в координатах- (рис. 11.2)

Рис. 11.2. Диаграмма растяжения.

Характерные точки и участки на диаграмме растяжения:

• _пп – предел пропорциональности – максимальное напряжение, до которого выполняется закон Гука (100%);

• Оа – участок упругой деформации, на котором выполняется закон Гука, т.е. проявляются упругие свойства;

• _упр– предел упругости – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,005; 0,02; 0,05% (и др.) от расчетной длины образца l₀. Величины 0,005; 0,02; 0,05% и др. называют «допуском». Соответственно пределы упругости записывают как - _0,005; _0,02; _0,05 и др;

• bc – участок текучести, на котором проявляются пластические свойства материала;

• _тек – физический предел текучести – минимальное напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки. В случае отсутствия горизонтального плато при _тек, он называется условным пределом текучести – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца, т.е. _тек = _0,2;

• _mах – предел прочности (или временное сопротивление) – это отношение предельной нагрузки Р_mах к первоначальной площади поперечного сечения S₀

;

• запас прочности п = _mах/, где  - действующее напряжение;

• d – точка соответствующая моменту разрушения;

• _к – истинное сопротивление разрыву - _к = Р_к/S_к – отношение нагрузки Р_к в момент разрыва к площади поперечного сечения S_к в шейке образца после разрыва;

• относительное удлинение образца

,

где l_к – длина расчетной части образца после разрыва;

• относительное сужение образца

,

• и  – основные параметры пластических свойств материала.

Испытание упругих, пластических и прочностных свойств материалов проводят на разрывных машинах типа Р-5, УПЭ10-Т, РМА-5 и др.

Для испытаний изготавливают заготовки различной формы и размеров, например, как показано на рис. 11.3

Рис. 11.3.

При испытаниях используют стандартные значения , l₀, S₀ (т.е. до нагружения). В этом случае получают условные значения кривых .

Если учитывать изменения l и S в момент образования «шейки» деформации, то получают истинные значения .