1.2 Виды деформации металлов и сплавов Механизм деформации поликристалла

Реальные металлы в литом или отожженном состоянии представляют собой поликристаллы, состоящие из большого числа связанных между собой беспорядочно ориентированных зёрен. Благодаря хаотичности расположения зёрен поликристалл не проявляет анизотропии свойств, характерной для каждого зерна в отдельности.

Решающую роль в пластической деформации поликристалла выполняют так же сдвигающие напряжения, возникающие от воздействия внешних сил, причем в деформации одновременно участвуют и зерна и межкристаллитная прослойка. Вначале деформируются лишь те зёрна, плоскости сдвига которых совпадают с направлением максимальных касательных напряжений, но их деформации препятствуют соседние, еще не вступившие в деформацию зерна. Необходимое для дальнейшего развития деформации усилие постепенно возрастает. Воздействие одних зёрен на другие приводит к их взаимным смещениям и поворотам, появляются благоприятные условия для деформации все большего количества зёрен. Таким образом, деформация охватывает весь объём поликристалла.

Рисунок 13 – Схема деформации поликристалла.

В первую очередь деформация будет происходить в тех зёрнах, где по плоскостям скольжения действует сила . действует в плоскостях скольжения, расположенных под углом в к действующей силе. В первую очередь будут деформироваться те зёрна, плоскости скольжения которых совпадают с направлением . По мере увеличения внешней нагрузки начинают деформироваться зёрна плоскость скольжения которых близка к . Одновременно деформируемые зёрна принудительно воздействуют на остальные, что вызывает их поворот и изменение ориентировки плоскости скольжения в отстающих зёрнах. По мере увеличения нагрузки в деформации будет участвовать всё большее количество зёрен. Получившаяся в итоге общая кристаллографическая направленность зёрен называется текстурой.

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла

Пластическая деформация поликристаллического тела сопровождается следующими явлениями:

1. Изменением формы зерен;

Рисунок 14 – Изменение формы зерна при пластической деформации.

2. Изменением ориентировки зерен:

а б

Рисунок 15 Схема расположения зерен в поликристаллическом теле: а – беспорядочное расположение зерен до деформации; б – упорядоченное расположение зерен после деформации;

Первое явление происходит за счет скольжения или двойникования. Изменение формы зерен заключается обычно в том, что зерна вытягиваются в направлении деформации растяжения, причем зерна получают тем большее изменение формы, чем больше степень деформации.

Возможны случай, когда зерна, имеющие первоначальную форму, приближающуюся к сфероидальной, могут настолько вытянуться, что превратиться как бы в растянутые нити. Полученная структура будет называться строчной.

На рисунке 15 дано схематичное представление о расположении зерен до и после деформации. Причина упорядоченной ориентировки зерен объясняется стремлением осей зерен занять положение при однородной деформации.

Таким образом, пластическая деформация поликристалла может быть достигнута за счет:

1. Скольжения отдельных элементов зерна одного относительно другого по плоскостям скольжения;

2. Двойникования;

3. Перемещения одних зерен относительно других;

Первые два явления носят название внутрикристаллитной деформации, последнее - межкристаллитной деформации. Пластическая деформация поликристалла может осуществляться посредством одного из указанных механизмов или при их совместном действий (двух или даже трех механизмов) в зависимости от условий, однако основным из них является скольжение.