ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упругая и пластическая деформации и разрушение из "Материаловедение 1972 " Упругая деформация. Упругой деформацией называется деформация, влияние которой на форму, структуру и свойства тела полностью устраняется после прекращения действия внешних сил. Упругая деформация не вызывает заметных изменений в структуре и свойствах металла под действием приложенной нагрузки происходит только незначительное относительное смещение атомов или поворот блоков кристалла. При растяжении монокристалла атомы удаляются один от другого, а при сжатии сближаются. При таком смещении атомов из положения равновесия нарушается баланс сил притяжения и электростатического отталкивания. Поэтому после снятия нагрузки смещенные атомы вследствие действия сил притяжения или отталкивания возвращаются в исходное равновесное состояние и кристаллы приобретают свою первоначальную форму н раз.меры. [c.44] Модуль упругости мало зависит от структуры металла (сплава) и его обработки и определяется типом кристаллической решетки (силами межатомной связи) Модуль упругости для некоторых металлов приводится ниже. [c.44] В направлении скольжения достигают определенной критической величины (хк). [c.45] Упрочнение металла в процессе пластической деформации получило название наклеп и указывает на протекание в нем необратимых процессов, связанных с перемещением атомов и отдельных частей кристалла друг относительно друга. [c.45] Рц — площадь сечения до деформации Р — площадь сечения после деформации (иногда вместо площади сечения используют толщину заготовки к). [c.45] Скольжение в кристаллической решетке протекает по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов, где величина сопротивлению сдвигу (Тк) наименьшая. Это объясняется тем, что в этих направлениях величина перемещения атома из одного положения равновесия в другое будет минимальной, а расстояние между соседними атомными плоскостями наибольшее, т. е. связь между ними наименьшая. [c.46] Процесс скольжения не следует, однако, представлять как одновременное передвижение одной части кристалла относительно другой. Такой жесткий или синхронный сдвиг (см. рнс. 29) потребовал бы напряжений, в сотни или даже тысячи раз превышающих те, при которых в действительности протекает процесс деформации. Так, например, у монокристаллов железа сдвиг наблюдается при касательном напряжении (критическом сопротивлении сдвигу), равном 2,9 кПмм , а наименьшая теоретически вычисленная величина составляет 256 кПм.ч , т. е. почти в 100 раз больше. Для алюминия теоретическая величина критического сопротивления сдвигу 90 кГ/мм почти в 500 раз превышает реальную величину критического сопротивления 0,12—0,24 кПмм , а для меди в 1540 раз. [c.46] Механизм образования дислокаций в процессе деформации был открыт в 1950 г. одновременно двумя учеными — Франком и Ридом. Предложенный ими механизм образования дислокации во многом напоминает непрерывное образование мыльных пузырей при непре-кращающейся подаче воздуха в тонкую трубку (рис. 31, а). Если покрыть конец трубки пленкой из мыльного раствора, то при возрастающем давлении воздуха в трубке пленка выгибается, проходя стадии 7, 2, 3 и 4. Видимо, пока пленка не примет форму полусферы (стадия 2), она неустойчива с уменьшением давления пленка будет стремиться к первоначальному состоянию (стадия /). После того как пленка приняла форму полусферы, эта полусфера может увеличиваться не только при постоянном, но и пониженном давлении до тех пор, пока не отделится от трубки. За первым пузырем будет образовываться второй, третий и т. д. [c.48] Под действием возрастающего напряжения т дислокация выгибается, пока не примет форму полусферы (рис. 31, положение /). В этот момент напряжение т имеет наибольщее значение. Дальнейшее распространение дислокации происходит самопроизвольно путем образования двух спиралей (рис. 31, положение II и III). В точке С спирали встречаются (рис. 31, положение IV), что приводит к образованию внешней замкнутой петли дислокации и нового участка дислокаций, занимающего исходную позицию А и Л, (рис. 31, положение У). Наружная замкнутая дислокационная петля разрастается до внешней поверхности кристалла (зерна, блока), что приводит к элементарному сдвигу. Новая дислокация А — Aj (рис. [c.49] Разрушение. Любой процесс деформации при возрастании напряжений до определенной величины заканчивается разрушением. Различают хрупкое и вязкое разрушение. [c.50] Хрупкое разрушение сводится к нарушению межатомных связей под влиянием главным образом нормальных напряжений. При увеличении нормальных напряжений сначала будет упругая дефор-мащ1Я, а затем происходит разрушение путем отрыва. Хрупкое разрушение не сопровождается пластической деформацией. Разрушение чаще происходит по границам зерен, и излом имеет кристаллический характер (рис. 33, а). Однако чисто хрупкое разрушение практически не встречается. Разрушению всегда предшествует некоторая (хотя и небольшая) пластическая деформация. Поэтому изломы нередко смешанные. [c.51] Сопротивление хрупкому разрушению, т. е. среднее растягивающее напряжение, в момент разрушения называется хрупкой прочностью, или сопротивлением отрыву (5 .). Такое разрушение встречается у цинка и его сплавов, железа и малолегированных сталей, закаленных и при низких температурах, а также при выделении хрупких прослоек по границам зерен. [c.51] Вязкое разрушение протекает вследствие касательных напряжений, достигших определенной величины, называемой сопротивлением срезу т . Сопротивление вязкому разрушению называется сопротивлением сдвигу (ст йв). Этому виду разрушения предшествует значительная пластическая деформация. При вязком разрушении излом волокнистый, так как разрушение происходит в результате среза через тело зерна (рис. 33). Чаще всего разрушение металла происходит не в результате чистого отрыва или сдвига, а путем сложного сочетания этих двух видов разрушения. [c.51] Вернуться к основной статье