ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллическое строение металлов из "Прокатка металла " Все металлы и сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение, которое характеризуется закономерным размещением атомов (рис. 7). [c.10] Кристаллические решетки разных металлов отличаются форзяой и размерами элементарных ячеек. Различают простые пространственные решетки, в которых атомы размещаются только в узлах (вершинах основной элементарной ячейки), и сложные пространственные решетки, у которых внутри основных элементарных ячеек в одних и тех же местах также размещены атомы. На рис. 8 представлены типы элементарных ячеек металлов. Простейшим типом кристаллической решетки является кубическая. [c.10] Кристаллическую решетку характеризуют ее параметры — расстояния между соседними атомами. Кубическую решетку определяет один параметр — а, гексагональную — два пара метра а и с. Параметры имеют величины порядка атомных размеров и измеряются в ангстремах (1 Д = 10 см). [c.11] Взаимное расположение атомов, расстояния между ними, плотность их расположения определяют механические и физические свойства кристаллов. Следовательно, один и тот же кристалл в различных кристаллографических плоскостях может иметь различные свойства/ Так, например, для кубической кристаллической ячейки кристаллографическими плоскостями могут быть плоскости, проходящие через грань куба, через диагональ грани куба или через вершины куба. [c.11] Приведенные три типа кристаллических решеток свойственны большинству металлов. Объемноцентрированная кубическая ре шетка, например, у а- и р-железа, лития, ванадия, вольфрама молибдена, хрома, тантала гранецентрированная кубическая — у алюминия, 7-железа, золота, меди, никеля, платины, свинца серебра гексагональная плотноупакованная — у магния, цинка бериллия, кадмия, а-титана. [c.11] Для понимания процессов деформации реальных металлов рассмотрим закономерности деформации монокристалла. Под монокристаллом понимают отдельный кристалл, состоящий из правильно уложенных элементарных атомных ячеек. [c.11] Пластическая деформация монокристалла. Смещение атомов из положения равновесия не может происходить безгранично. При смещениях, превышающих расстояния между атомами в исходном состоянии, атомы не возвращаются в исходные положения, а занимают новые положения устойчивого равновесия. В этом случае происходит пластическая деформация или остаточное изменение формы и размеров твердого тела в результате действия внешних сил. Пластическая деформация осуществляется без нарушения связи между атомами. [c.12] Монокристалл пластически деформируется, в основном скольжением или двойникованием. [c.12] Скольжение. Скольжение происходит при сдвиге одной Ч31сти кристалла относительно другой по определенным кристаллографическим плоскостям и направлениям. Эти плоскости и направления принято называть плоскостями и направлениями скольжения. Скольжение в кристаллической решетке происходит по плоскостям с наибольшей плотностью размещения атомов в направлении минимальных межатомных расстояний. [c.12] Скольжение по определенным плоскостям начинается по достижении касательными напряжениями в одной из плоскостей скольжения критической величины т р (см. формулу 4) и осуществляется последовательным смещением отдельных атомов (или групп атомов) (рис. 9, а). [c.12] Под действием сдвигаюш их напряжений дислокация переме-ш,ается вдоль плоскости скольжения. При перемещении дислокации происходит смещение всех атомов вдоль плоскости скольжения на одно межатомное расстояние, и при выходе дислокации на контур кристаллической решетки образуется ступенька в один параметр. Для продолжения деформации необходимо перемещение других дислокаций. [c.13] Процесс пластической деформации сопровождается дополнительным возникновением дислокаций. В реальных недеформи-рованных кристаллах количество дислокаций очень велико и достигает величины 10 на 1 см площади. [c.13] Двойникование. В некоторых металлах деформация происходит двойникованием. При этом часть кристалла переходит в положение, которое симметрично другой части кристалла (рис. 9, б). Решетка деформированной части кристалла является зеркальным отображением решетки недеформированной его части. Все плоскости деформированной части кристалла сдвигаются относительно соседних плоскостей на одинаковую величину. Переход решетки в новое положение происходит почти мгновенно и часто сопровождается характерным потрескиванием. Двойникованием может быть получена незначительная степень деформации. Этот вид пластической деформации сопутствует основному ее виду — скольжению. [c.13] Вследствие влияния соседних зерен каждое зерно не может свободно деформироваться. Сначала пластически деформируются лишь отдельные зерна, плоскости скольжения в которых наиболее благоприятно ориентированы относительно действующих сил и совпадают с направлением максимальных касательных напряжений. Остальные зерна деформируются упруго и получают лишь относительное смещение. При увеличении действующих сил касательные напряжения, действующие в менее благоприятно ориентированных плоскостях скольжения, достигают величины, необходимой для начала пластической деформации. В этих плоскостях происходят сдвиги, т. е. осуществляется пластическая деформация, которая начинает охватывать все возрастающее количество зерен поликристалла. [c.14] Кроме сдвига, происходит и поворот смещенных частей зерна в направлении растягивающих усилий. В результате поворота угол между направлениями плоскостей скольжения и направлением действующих сил уменьшается. Поворот зерна объясняется тем, что свободному смещению частей зерна препятствуют соседние зерна. [c.14] В результате сдвигов и поворота плоскостей скольжения зерно, которое до деформации имело округлую форму, постепенно вытягивается или сжимается в направлении действия сил. [c.14] Помимо сдвигов по плоскостям скольжения, пластическая деформация поликристаллического металла сопровождается в определенных случаях двойникованием. [c.14] Вернуться к основной статье