Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Пластическая деформация монокристаллов

Чтобы понять, как происходит деформация (далее "деформация" - "Деф"; "кристалл" - "К") металлов при обработке давлением, рассмотрим прежде всего механизм деформации монокристалла (одного "К"). Пластическая деф. монокристалла может происходить путем скольжения (сдвига) и двойникования.

Схемы деформации монокристалла
Рисунок 1.6. Схемы деформации монокристалла

Скольжения - это смещение одной части "К" относительно другой по некоторым плоскостям (рис. 1.6, а). Обычное скольжение происходит одновременно по нескольким параллельным плоскостям, причем число этих плоскостей возрастает с увеличением деформирующего усилия. В результате такой деформации появляются многочисленные полосы скольжения (в виде тончайших слоев), хорошо видимых под микроскопом или даже визуально на полированной поверхности деформирующихся образцов. Скольжения в монокристалле происходит не только по определенным кристаллографическим плоскостям, носящих название плоскостей скольжения, но и по определенным направлениям. Плоскостями скольжения являются плоскости с густо расположенными атомами, а направлениями скольжения - направления, по которым межатомное расстояние имеет минимальное значение.

Количество плоскостей и направлений в значительной мере определяет пластичность металлов. Чем больше в монокристалле плоскостей скольжения, тем пластичнее металл. Для металлов с гранецентрированной кубической решеткой плоскостями скольжения являются плоскости октаэдра (111), а направлениями скольжения - направление по диагонали грани [101]. В металлов с объемноцентрированной кубической решеткой плоскостями скольжения (110), (112), (111), а преобладающими направлениями скольжения - направление по диагонали куба [111] (рис. 1.6). В металлах с гексагональной решеткой плоскостью скольжения является плоскость базиса (основания), а направления скольжения - направления, совпадающие с диагональю шестиугольника.

Таким образом, в объемноцентрированной кубической решетке плоскостей скольжения 14, в гранецентрированной 4, а в гексагональной 2. Поэтому металлы, кристаллизуются в объемноцентрированную (Feа, Cr, W, Mo, V) и гранецентрированную (Fey, Cu, Ni, Al) решетку, и обладают большей пластичностью, чем металлы с гексагональной решеткой (Mg, Zn, Cd).

В металлов с гексагональной решеткой при повышении температуры появляются дополнительные плоскости скольжения. В связи с этим металлы с гексагональной решеткой могут обрабатываться давлением только в горячем состоянии, а металлы с кубической, объемноцентрированной и гранецентрированной решеткой могут подвергаться как холодной, так и горячей обработке давлением.

Скольжение начинается тогда, когда действия максимального движущего напряжения, превосходящего предел текучести, совпадут с плоскостями скольжения. Максимальнае движущее напряжение действует в плоскостях, расположенных в отношении усилия, действующего под углом 45°. По современным убеждениям, процессом скольжения является процесс последовательного смещения атомов в плоскости скольжения и объясняется наличием в реальных металлах и сплавах дислокаций и других несовершенств в кристаллическом строении.

Для перемещения дислокаций в плоскости скольжения требуется значительно меньшее напряжение, чем для сдвига всей плоскости, поскольку дислокации могут передвигаться за счет единичных перемещений атомов, тогда как при сдвиге всей плоскости должны быть преодолены силы связи всех атомов, лежащих в данной плоскости. Таким образом, наличие дислокаций в плоскости скольжения облегчает сдвиги отдельных слоев кристалла.

В процессе пластической деформации моно-"К" наблюдают также искажения плоскостей скольжения. Вследствие этого деф. по старым плоскостям скольжения прекращается, а новые сдвиги происходят в направлениях, параллельных первым сдвигам, или в других благоприятных плоскостях скольжения. Деформация происходит пока образуются сдвиги в разных направлениях, и прекращается при использовании всех свободных для сдвигов направлений; дальнейшее увеличение напряжения приводит к разрушению металла. При значительных степенях пластической деформации монокристалл измельчается на отдельные кристаллические образования и тем самым превращается в поликристалл.

Вторым механизмом пластической деформации является двойниковая, что является смещением одной части "К" по отношению к другой, с последующим поворотом частей "К"; в результате поворота получается зеркальное отражение одной части "К" по отношению к другой. На рис. 1.6, штриховой линией показан двойник, образовавшийся в результате деформации. Двойникования чаще наблюдается в случае деф. при пониженных температурах, а также при динамической деформации. Однако пластическая деф. металлов в основном протекает за счет скольжения.

Читать далее >>

Источник [1] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Обработка металла давлением (ОМД)
Вернуться на главную: Черная металлургия