Механизм упругой и пластической деформации

Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение.

Пластическая деформация начинается тогда, когда действующие напряжения превысят предел упругости. Сначала пластическая деформация может происходить лишь в отдельных зернах с благоприятной ориентировкой, у которых плоскости легкого скольжения совпадают с направлением максимальных касательных напряжений. Для одноосного растяжения такие плоскости расположены под углом 45° к направлению приложенных сил (рис. 84, 85).

При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации. Часть же деформации, называемая пластической, остается.

При больших степенях пластической деформации оси зерен получают определенную ориентировку, называемую текстурой деформации. В этом состоянии металл имеет резко выраженную анизотропию свойств. Например, в продольном направлении, т.е. вдоль вытянутых зерен — волокон, металл прочнее, чем в поперечном направлении.

Пластическая деформация в кристаллах может осуществляться двумя способами: 1) скольжением и 2) двойникованием.

Чем больше в металле возможных плоскостей и направлений скольжения, тем выше его способность к пластической деформации.

Скольжение осуществляется в результате перемещения в кристалле дислокаций, последовательно – от одного атома к другому (рис А).

При двойниковании под действием касательных напряжений одна часть зерна оказывается смещенной по отношению к другой части, занимая симметричное положение и являясь как бы ее зеркальным отражением (рис Б).

Схема упругой и пластической деформации металла

под действием напряжения сдвига τ:

а — первоначальный кристалл; б — упругая деформация; в — увеличение упругой и появление пластической деформации, вызванной скольжением при нагружении, больше предела упругости; г — напряжение, обусловливающее появление сдвига (после сдвига сохранилась остаточная деформация); д — образование двойника

Движение краевой дислокации, приводящее к образованию

ступеньки единичного сдвига на поверхности кристалла:

б—г — этапы передвижения дислокации и выхода еена поверхность; τ -напряжение сдвига;