Содержание

Введение

1 Понятия о пластической деформации 3

2 Механизм пластической деформации 6

2.1 Холодная деформация поликристалла 6

2.2 Холодная пластическая деформация монокристалла 11

2.3 Элементы теории дислокаций 16

2.4 Типы дислокаций 16

2.5 Переползание дислокаций 21

Заключение 14

Список литературы 15

Введение

Вопросы физики пластичности и прочности составляют один из фундаментальных разделов физического металловедения и физики твердого тела. Закономерности пластической деформации – одного из самых распространенных технологических способов производства изделий – представляют значительный практический интерес. Пластическая деформация как технологический способ обработки металлов используется для изменения формы изделия ,а так же структуры и свойств металла. Эти задачи часто решаются одновременно. В настоящее время резко возрастают требования, предъявляемые к качеству материалов и изделий, к уровню и стабильности их свойств. Это требует от специалистов в области пластической деформации и прежде всего технологов по обработке металлов давлением глубокого понимания механизмов деформации и факторов влияющих на них. Целью данной работы является рассмотрение процесса пластической деформации, изменение структуры и свойств, вызываемых деформацией с последующим нагревам.

1 Понятия о пластической деформации

В твердых телах существуют достаточно большие силы взаимосвязи атомов, чтобы противостоять действию силы тяжести , и без воздействия внешних сил твердые тела сохраняют свою форму и размеры. Приложение внешних сил к твердому телу вызывает изменение его формы и размеров, что сопровождается изменением расстояния между отдельным материальными точками, составляющими данное тело , или же изменение формы и размеров элементарных объемов, на которые можно разделить рассматриваемое твердое тело.

Для оценки величины формоизменения водят понятие деформации.

Различают деформации линейные , угловые, поверхностные и объемные. Эти виды деформаций могут относится как к элементарному объему, выделенному в твердом теле, так и ко всему телу.

Линейные деформации – характеризуют изменение какого- либо одного размера.

Угловые деформации - характеризуют изменение угла между какими-либо двумя линиями, проведенных в деформируемом теле.

Поверхностные деформации – характеризуют изменение какого-либо сечения или участка поверхности.

Объемные деформации – характеризуют изменение объема.

Указанные деформации, в свою очередь, можно разделить на абсолютные, относительные и логарифмические.

Абсолютная деформация выражает абсолютное изменение какого-либо линейного размера, углового размера, площади сечения или участка граничной поверхности элемента, выделенного в деформируемом теле, или всего тела.

Относительная деформация характеризует относительное изменение тек же величин. Обычно относительную деформацию определяют как отношение абсолютного изменения какого-либо параметра (абсолютной деформации) к первоначальному значению этого параметра.

Логарифмическая деформация является разновидностью относительной деформации. Она представляет собой натуральный логарифм отношения измененного в результате деформирования размера к первоначальному размеру элемента тела или всего тела до начала деформирования.

Степень деформации является относительной деформацией, характеризующее общее формоизменение деформируемого тела. При неравномерном распределении деформаций в теле степень деформации дает представление о некоторой средней величине деформации для всего тела.

Если деформация, вызванная внешними силами, исчезает при прекращении действия внешних сил и твердое тело полностью восстанавливает свои исходные форму и размер, то такую деформацию называют упругой деформацией.

Если при прекращении действия на твердое тело на полностью восстанавливает свои исходные форму и размеры, то такую деформацию называют пластической деформацией.

Как упругая, так и пластическая деформация происходят без разрушения деформируемого тела или отдельных его участков(без нарушения сплошности).

Способность твердого тела получать пластически деформации называется пластичностью. Пластичность можно оценивать максимальной величиной пластической деформации, которую можно получить без разрушения деформируемого тела. Пластичность зависит от условий деформирования, и ее следует рассматривать не как свойство какого-либо материала, а как его состояние.

Расстояние между атомами в твердых телах имеют определенную величину, зависящую от рода материала, его химического состава и температурных условий, изменяющихся в данном теле в весьма узких пределах.

Величины межатомных расстояний устанавливаются в результате силового взаимодействия между атомами. Между атомами действуют силы притяжения и силы отталкивания, и величина межатомных расстояний определяется условием равенства этих противодействующих сил.

Равновесное положение атомов при одновременном действии сил притяжения и отталкивания возможно, если интенсивность изменения этих сил по мере изменения межатомного расстояния различна. Схематично можно считать, что с удалением атомов одного от другого убывают и силы притяжения, и сила отталкивания, но убывание это происходит с разной интенсивностью.

Величина меж атомного расстояния а(рисунок 1)соответствует равенству сил притяжения и отталкивания и, следовательно, минимуму потенциальной энергии. Увеличение межатомного расстояния по сравнению с расстоянием, соответствующим положению равновесия, проводит к тому, что сила притяжения по абсолютной величине становится больше силы отталкивания ,и следовательно, для удаления атомов от положения равновесия требуется приложить внешнюю растягивающую силу. Наоборот, для уравновешивания избыточной силы отталкивания необходимо приложить внешнюю сжимающую силу.

Рисунок 1 – График зависимости силы притяжения и силы отталкивания от межатомного расстояния

В зависимости от степени упорядоченности взаимного расположения атомов различают аморфные твердые тела и кристаллические.

Кристаллическое строение твердого тела характеризуется идентичностью взаимного расположения атомов на расстояниях, значительно превышающие межатомные или характеризуются трехмерной поверхностью одного и того же элемента строения на значительные расстояния.

Аморфное строение тела характеризуется отсутствием упорядоченного взаимного расположения атомов.

Любая деформация упругая и пластическая, может осуществятся в твердых телах путем относительного смещения атомов. При упругой деформации величина смещения атомов из положения равновесия на превышает расстояния между соседними атомами. Однако в следствии изменения межатомных расстояний упругая деформация вызывает обратимое изменение объема.

При упругих деформациях смещение атомов из положения равновесия возрастает с увеличением элементарных сил, вызывающих это смещение. Для металлов в определенных пределах нагружения обычно существует пропорциональная зависимость между деформирующими силами(напряжениями) и смещениями атомов из положения равновесия (деформациями), которая соответствует условиям упругой деформации и известна как закон Гука. Однако существуют материалы ,например резина, для которых в пределах упругих деформаций отсутствует линейная связь между напряжениями и деформациями.

Сростом величины упругих деформаций потенциальная энергия твердого тела возрастает. Смещение атомов из положения равновесия является реакцией на действие внешнюю сил на все твердое тело или его отдельную часть. В любых условиях нагружения действие внешних сил на тело уравновешивается противодействием межатомных сил, стремящиеся вернуть атомы в положения соответствующие минимуму потенциальной энергии.

Однако увеличение потенциальной энергии тела за счет смещения атомов из положения равновесия не может происходить бесконечно. При достижении определенного предела потенциальной энергии атомы получают возможность смещатся на расстояния большие, чем межатомные расстояния нагруженного твердого тела. В этом случае после снятия внешнию усилий атомы не возвращаются в свои исходные положения равновесия, а занимают новые положения устойчивого равновесия. Сумма смещений атомов в новые положения равновесия создает пластическую деформацию или же остаточное изменение формы и размеров твердого тела в результате действия внешних сил.

Для того чтобы смещение атомов в новое положение равновесия не привело к нарушению сплошности, необходимо, чтобы в процессе такого смещения атомы не удалялись один от другого на расстояния, большие чем размеры зоны активного действия сил взаимного притяжения атомов.

Под нагрузкой атомы всегда смещены из положений равновесия. Отсюда следует, что в условиях пластического деформирования общая (полная) деформация содержит как пластическую составляющую , так и упругую, исчезающую после снятия деформирующих сил. Это есть так называемый закон наличия упругой деформации при пластическом деформировании.

Так как при снятии деформирующих сил после пластического деформирования атомы стремятся занять положения равновесия и установить исходные межатомные расстояния, пластическая деформация не может приводить к сколько-нибудь заметному изменению обьема деформируемого тела.[1]