15. Mechanismy plastické deformace, kritické skluzové napětí

Plastická deformace vzniká při zatížení materiálu nad mez platnosti Hookeova zákona (mez pružnosti). Tuto deformaci lze do určité teploty (přibližně 0,3T_m) považovat za časově nezávislou. Nejčastějším mechanismem plastické deformace je skluz, doplňkovým je dvojčatění.

Skluz

K tomuto jevu dochází v rovinách nejhustěji obsazených atomy. Nazýváme je skluzové.

Deformace skluzem je v podstatě posun jednotlivých vrstev vůči sobě. Vlivem skluzu dochází k protažení krystalu.

Nejmenší napětí potřebné k uskutečnění skluzu se nazývá kritické skluzové napětí. Jeho hodnota je u daného typu mřížky funkcí teploty a čistoty. Má složky _kr(T), což je teplotně závislá složka a pak _kr(G), což je složka závislá na modulu pružnosti ve smyku.

Celkový vztah je pak _kr=_kr(T)+_kr(G)

Dvojčatění

Jde o doprovodný proces vzniku plast. deformace. Uskutečňuje se průchodem neúplných dislokací krystalem. Část mřížky se posune tak, že vytvoří zrcadlový obraz neposunuté části mřížky. Má vyšší krit. napětí než skluz, proto dochází více ke skluzu. Uplatní se při nedostatku skluzových systémů. Má vysokou rychlost deformace a nízkou teplotu deformace.

16. Plastická deformace monokrystalu a polykrystalu Monokrystal

K realizaci dojde, když smykové napětí v nejpříznivějším směru dosáhne hodnoty _kr. Napěťová závislost deformace je na obrázku

Oblast plastické deformace má 3 úseky.

1. O blast snadného skluzu, kde se deformace realizuje pouze v jednom skluzovém systému, roste proto i při malém napětí a zpevnění je minimální. Krystal se natáčí k síle tak, že dosáhne _kr postupem času i v dalších systémech

2. Turbulentní skluz , kde dochází vzájemnému protínání dislokací a výraznému růstu hustoty dislokací. V důsledku toho prudce roste napětí, proto tuto oblast nazveme jako oblast lineárního zpevňování.

3. Oblast parabolického zpevnění, kde dochází k poklesu zpevňování (někdy i k odpevňování) v důsledku realizace příčného skluzu a šplhání.

Zpevnění – odpor proti pohybu dislokací. Dislokace naráží na překážky, například cizí atomy, dislokace jiného skluzového systému atp. Tím roste napětí potřebné k dalšímu pohybu dislokací.

Polykrystal

V důsledku různé orientace zrn je k dosažení změny tvaru současná činnost nejméně pěti skluzových systémů. Zrna se protahují, natáčejí a vzájemně přizpůsobují. Proti dislokacím zde působí hranice zrn, u nichž se dislokace hromadí. Z těchto důvodů u polykrystalu neexistuje oblast snadného skluzu. Polykrystal se tedy zpevňuje víc než monokrystal. Jemnozrnný polykrystal navíc bude zpevňovat víc než hrubozrnný (víc zrn-víc hranic-víc překážek)

17. Charakteristika deformačně zpevněného kovu

Zvýšená hustota dislokací, protažení a natočení zrn ve směru deformace (textura).

Změny se projevují změnou mechanických i fyzikálních vlastností.

Tvářením roste elektrický odpor, zvyšuje se měrný objem, mění se magnetické vlastnosti.

Z mechanických vlastností je to růst pevnosti, meze kluzu a tvrdosti, dále pak výrazný pokles tažnosti a vrubové houževnatosti.

Kovy lze zpevnit například deformačním zpevněním (dislokace brání dalším dislokacím), hranicemi zrn, legováním, zpevněním částicemi (cizí částice nebo precipitát)