Cтраница 4
Сложное поведение поликристаллических металлов и сплавов определяется в основном наличием большого разброса кристаллических зерен по величине и границами между ними. [46]
Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла, путем сдвига ( скольжения) или двойникования. Формоизменение металла при обработке давлением происходит путем пластической деформации каждого зерна. При этом следует иметь в виду то, что зерна ориентированы не одинаково, пластическая деформация не может протекать одновременно и одинаково во всем объеме поликристалла. [47]
Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла, путем сдвига ( скольжения) или двойникования. Формоизменение металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. При этом следует иметь в виду, что зерна ориентированы не одинаково, и поэтому пластическая деформация не может протекать одновременно и одинаково во всем объеме поликристалла. [48]
Механическая обработка поликристаллического металла создает в нем объемно-напряженные области, главным образом по периферии зерен, а также и внутри зерен вблизи плоскостей скольжения и приводит тем самым металл в неравновесное, упрочненное состояние. Металл, подвергшийся холодной обработке, термодинамически менее устойчив, чем необработанный. Поэтому в упрочненном металле самопроизвольно развиваются процессы, приводящие с течением времени к снятию внутренних напряжений и вызванному ими упрочнению. При сравнительно низких температурах эти восстановительные процессы не сопровождаются заметными микроструктурными изменениями и называются отдыхом или возвратом. При более высоких температурах процесс отдыха заменяется другим восстановительным процессом - рекристаллизацией. Переход от одного процесса к другому не имеет резкой температурной границы и зависит главным образом от степени упрочнения металла. [49]
Пластическая деформация поликристаллического металла происходит за счет пластической деформации зерен. Перемещения по границам зерен имеют второстепенное значение. [50]
Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла путем сдвига ( скольжения) или двойникования. Формоизменение металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. Плоскости и направления скольжения в каждом зерне различные. При увеличении внешней силы скольжение первоначально начинается в наиболее благоприятно ориентированных зернах, где достигнуто критическое касательное напряжение. Движение дислокаций, начавшееся в одном зерне, не может переходить в соседнее зерно, так как в нем системы скольжения ориентированы по-иному. [51]
Зерна наклепанного Поликристаллического металла разламываются на ряд отдельных блоков ( фиг. Образование такой структуры у наклепанного металла является результатом сосредоточения дислокаций, вакансий, смещений и примесей на полосах скольжения. Размер блоков уменьшается по мере увеличения обжатия при пластической деформации и изменяется от 0 6 мк для меди до б мк для свинца и соответствует наименьшему расстоянию между полосами скольжения. Для алюминия, прокатанного при комнатной температуре, это расстояние равно 2 мк, что согласуется с измерениями, проведенными как под электронным, так и под оптическим микроскопом. [52]
В общем случае деформированный поликристаллический металл не достигает термодинамически стабильного состояния посредством лишь одного из этих процессов. Напротив, перечисленные процессы идут по очереди и могут частично перекрываться в пространстве и во времени. В любом случае поведение системы определяется типом, концентрацией и расположением дефектов решетки, введенных в металл при пр едв зрительной обработке. В чистых металлах изменение свободной энергии относительно невелико, не более нескольких процентов от скрытой теплоты плавления ( см. гл. О скоростях реакции известно, что они обычно подчиняются уравнению Аррениуса, причем величина энтальпии активации лежит в интервале значений энтальпий активации решеточной и зернорраничной самодиффузии. Процессы 1 и 2 называются возвратом, а процессы 4 и б - рекристаллизацией, или миграцией болыиеугловых границ зерен. В том случае, если промежуточный процесс 3 вносит вклад в формирование болыиеугловых границ, он также считается частью про - щесса рекристаллизации. Перераспределение дислокаций, приводящее к формированию малоугловых границ ( субграниц) иногда называют полигонизацией. Это определение является достаточно общим и распространяется, в частности, также на многофазные системы. [53]
При пластической деформации поликристаллического металла изменяются его форма и размер. Это изменение связано с изменением формы зерен. Поэтому при пластической деформации металл претерпевает и структурные изменения, что ведет к изменению его свойств. Упрочнением называется увеличение сопротивляемости сдвигу вследствие накопления ( повышения плотности) дислокаций при пластической деформации. Так, предельная плотность дислокаций в упрочненном металле составляет 1011 - 1012 на 1 см2 площади. Упрочнение вызывается также торможением дислокаций в связи с измельчением зерен, искажением решетки металла, возникновением напряжений. [54]
Физико-химические процессы формирования поликристаллических металлов и сплавов зависят от масштабного уровня и поэтому их следует рассматривать с Позиций динамической самоорганизации - на макроуровне. При термодинамической самоорганизации движущей силой процесса является стремление системы к минимуму свободной энергии. Это обусловливает неоднородность химического состава и структуры сплавов, полученным 6 условиях, близких к равновесным. В этой связи при оптимизации химического состава материалов, предназначенных для изделий, работающих под нагрузкой, важен учет количественных показателей структур в исходном состоянии и к моменту потери устойчивости при нагружении. На: фрактальную размерность, исходной и динамической структур влияют оба вышеуказанных фактора неоднородности. [55]
В образцах из поликристаллического металла в поверхностном слое в процессе растяжения имеет место пластическая деформация поверхностных зерен, причем сдвиги по плоскостям скольжения способствуют развитию дефектов вдоль этих плоскостей. Когда внешнее напряжение достигает предела текучести металла по всему поперечному сечению выточки, возникающая пластическая деформация изменяет распределение напряжений в сторону выравнивания, и резкие пики напряжений в поверхностном слое понижаются. Основным фактором, выравнивающим напряжение по сечению выточки в процессе пластической деформации, является отступление от обычного закона распределения напряжений. В поверхностных слоях выточки в результате пластической деформации в поверхностных зернах происходит разгрузка, и за счет глубинных напряженных слоев появляются остаточные сжимающие напряжения. По мере нарастания деформации эти сжимающие напряжения, алгебраически складываясь с внешними напряжениями, приводят к уменьшению наибольшего растягивающего напряжения в поверхностном слое выточки. [56]
Принципиальной особенностью деформации поликристаллических металлов, к которым относятся металлы деталей машин, является неоднородность ее распределения в объеме тела. Неоднородность деформации в значительной степени определяет прочность металла и характер разрушения его при приложении нагрузки. В результате неоднородности строения деформируемый поликристаллический металл делится на объемы, определяемые величиной порядка нескольких тысяч зерен. Эти объемы соединяются областями более сильной деформации, приводящей к перемещению их относительно друг друга. [57]