ИШПР

(наименование отделения / школы)

Нефтегазовое дело

(направление / специальность)

Вариант:

5

(номер вашего варианта)

Дисциплина:

Материаловедение и технология конструкционных материалов

(наименование дисциплины)

Студент:

О-2Б11

Бочкарев В.Д.

04.05.24

(номер группы)

(фамилия, инициалы)

(дата сдачи)

Руководитель:

Ст. преподаватель

Багинский А.Г.

(должность,

уч. степень, звание)

(фамилия, инициалы)

I. Пластическая деформация металлов

Дислокация – это

особого рода линейные несовершенства (дефекты) кристаллической решётки.

Плотность дислокаций – это

число дислокаций, пронизывающих единицу поверхности, выбранной внутри кристалла, или же, что почти то же самое, суммарная длина дислокаций в единице объема кристалла.

Механизм пластической деформации в идеальных кристаллах (кристаллическая решётка без дислокаций):

В идеальных кристаллах без дислокаций пластическая деформация происходит методом скольжения или двойникования: при скольжении происходит многократный сдвиг одной части кристаллической решетки относительно другой на один параметр решетки вдоль плоскости скольжения АА или вдоль других плоскостей, параллельных данной плоскости. При двойниковании происходит поворот одной части кристаллической решетки относительно другой на некоторый угол, отсчитываемый от плоскости двойникования ББ. В этом случае наблюдается поворот определенных частей кристалла в плоскости деформации, так что кристаллическая решетка становится зеркальным отражением решетки соседних недеформированных областей. Важным уточнением является то, что для сдвига одной части идеального кристалла относительно другой необходимо одновременно разорвать все межатомные связи между граничными атомами по обе стороны от плоскости скольжения.

Механизм пластической деформации в реальных кристаллических материалах (кристаллическая решётка содержит набор дислокаций):

Под действием сдвигающих напряжений атомы незавершенной плоскости I сдвинутся в сторону напряжений. Верхняя часть целой плоскости II тоже сместится в сторону напряжений. В определенный момент происходит разрыв целой плоскости II по горизонтальной плоскости А-А и плоскость I объединяется с нижней частью плоскости II, образуя целую плоскость. Верхняя часть бывшей целой плоскости II становится незавершенной, и дислокация будет расположена уже на ее крае. Таким образом, дислокация переместилась на одно межатомное расстояние в сторону напряжений. Под действием касательных напряжений дислокация будет последовательно перемещаться в плоскости скольжения, пока не выйдет на поверхность кристалла. В результате произойдет сдвиг в кристалле по плоскости скольжения на одно межатомное расстояние, хотя все атомы в этой плоскости не перемещались одновременно. Это главное отличие от реального кристалла: при перемещении дислокации по плоскости скольжения одновременно разрываются межатомные связи только между двумя соседними цепочками атомов ограничивающими.

Сформулировать принципиальной отличие двух механизмов деформации:

В идеальном кристалле необходимо одновременно разорвать все межатомные связи между граничными атомами по обе стороны от плоскости скольжения, в реальном только между двумя соседними цепочками атомов у места дислокации. В этом процессе дислокация «перемещается» вдоль плоскости приложения силы деформации и каждый раз происходит разрыв соседних связей атомов до тех пор, пока дислокация не достигнет края зерна кристалла.

II. Наклёп и рекристаллизация металлов

Наклёп – это процесс

упрочнение металла в процессе пластической деформации.

Механизм наклёпа металлов заключается в –

В увеличении числа дислокаций и их закреплении, которые в свою очередь затруднят движение новых дислокаций. Достигается путем деформации кристалла.

Механические свойства металла в результате наклёпа изменяются следующим образом -

С увеличением степени деформации прочность металла увеличивается, но уменьшается пластичность – он становится хрупким, что может привести к возникновению трещин и разрушению (при увеличении деформации)

Для снятия явления наклёпа деформированный металл нагревают для запуска процесса рекристаллизации.

Рекристаллизация – это процесс

полной или частичной замены деформированных зёрен данной фазы новыми зёрнами той же фазы, имеющими меньшее количество дефектов в кристаллической решётке.

Температурой рекристаллизации Т_Р называют -

Наименьшую температуру, при которой начинается процесс рекристаллизации и происходит разупрочнение

Процесс рекристаллизации состоит из следующих основных этапов -

На первой стадии (рекристаллизация обработки) происходит замена деформированной структуры на равноосную мелкозернистую недеформированную структуру. Размер зерна после правильно проведенной рекристаллизации обработки определяется количеством новых центров рекристаллизации, которое зависит от степени предварительной пластической деформации и повышается с увеличением последней. После завершения первичной рекристаллизации возможна вторая стадия процесса, которая называется собирательной рекристаллизацией.

Собирательная рекристаллизация – это рост одних зерен за счет других. Этот процесс наступает после рекристаллизации обработки при повышении температуры или увеличении времени выдержки в печи. В деформированных металлах может наблюдаться еще вторичная рекристаллизация – это избирательный рост одних зерен за счет других в результате неодинаковой степени стабилизации их границ или в результате малых степеней деформации.

Механические свойства и структура зёрен металла после первичной рекристаллизации изменяются следующим образом -

Зарождение зерен с более совершенной структурой и рост их до взаимного соприкосновения, восстановление механических и пластических свойств металлов, причем механические свойства зависят от величины зерна. Таким образом, после первичной рекристаллизации полностью снимается наклеп и восстанавливаются исходные механические и физические свойства металлов и сплавов.

Рекристаллизационный отжиг проводится с целью -

снятия наклёпа.

По отношению температуры пластической деформации к температуре рекристаллизации различают «холодную» и «горячую» пластические деформации.

«Холодная» деформация (пластическая) вызывает следующие изменения структуры и механических свойств металла -

увеличивается прочность металла и снижается пластичность.

«Горячая» деформация (пластическая) вызывает следующие изменения структуры и механических свойств металла –

повышается пластичность металла, а наклеп, получаемый при деформации, снимается в результате рекристаллизации в ходе этой деформации.