ИЗМЕНЕНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Любая деталь механизма или конструкции, работающая под нагрузкой, испытывает деформацию той или иной величины и знака. Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием нагрузки. Деформация, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой, а сохраняющаяся – пластической. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов от положения равновесия. В основе пластических деформаций – необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходного положения равновесия.

Механизм пластической деформации.Пластическая деформация в кристалле осуществляется путем сдвига одной его части относительно другой. Сдвиг вызывают касательные напряжения, когда их значение превышает критическое напряжение. Имеется две разновидности сдвига: скольжение и двойникование. Рассмотрим только один из них – скольжение. При скольжении одна часть кристалла смещается параллельно другой части вдоль плоскости, называемой плоскостью скольжения. Скольжение развивается по плоскостям, на которых плотность атомов максимальна. У разных типов кристаллической решетки – разное количество плоскостей скольжения. Увеличение количества плоскостей скольжения сопровождается повышением способности металла к пластической деформации. Пластическое деформирование при скольжении осуществляется путем последовательного перемещения дислокаций. Схема перемещения атомов при скольжении краевой дислокации представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема перемещения атомов при скольжении краевой дислокации

Под действием напряжения дислокация легко движется в плоскости скольжения (на рис. 4.1. плоскость скольжения указана линией штрих-точка). Сдвиг на одно межатомное расстояние представляет собой согласованную перегруппировку атомов около дислокации и не сопровождается диффузионным переносом массы. Этому способствуют упругие искажения кристалла около дислокации, облегчающие разрыв старых и образование новых межатомных связей. Перемещаясь, каждый раз на величину межатомного расстояния, дислокация выйдет на поверхность кристалла, и здесь появится ступенька. Так как в плоскости скольжения движутся сотни дислокаций, то в результате их выхода на поверхность высота ступеньки будет увеличиваться. Такая ступенька, видимая под микроскопом, называется линией скольжения.

При деформации поликристаллов деформация зерен начинается сразу по нескольким плоскостям скольжения и сопровождается изменением формы зерен. Они вытягиваются в направлении пластического течения.