Металл материалдары
Серпiмдi және пластикалық деформация
жүктеу/скачать 6.13 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 5.3 Пластикалық деформацияның жүру механизмі
| 5.2 Серпiмдi және пластикалық деформация
Егер кернеу күшiн тудырған к8штi керi алып тастаса, онда материалда қалдық деформация байқалмайды. Мұндай деформация серпiмдi деформация деп аталады. Серпiмдi деформация кристалдық тор атомдарының арақашықтығының өзгеруiнен туады, металдың құрылымына, қасиетіне елеулі өзгеріс енгізбейді. Материалды созғанда алыстап, қысқанда жақындайды. Бiрақ атомаралық арақашықтық өте кiшкене болғандықтан, күштiң әсерi тоқтағанда бастапқы қалпына оралады. Атомдардың бұлай орын ауыстыруы электростатикалық тебiну және тартылу күшiнiң тепе-теңдiк күйiн бұзады, сол себептi түскен күш қайтарылғанда тартылу немесе тебiлу күштерiнiң әсерiнен атомдар бастапқы орындарына қайтып, формасы өзгерген кристалдар қалпына түседi. Егер / кернеу күшiне әсерлi күш тоқтатылса, оның құрамындағы серпiмдi деформация жойылып, қалдық (пластикалық) деформация сақталады. Пластикалық деформация туындаған металдың құрылымы керi айналмайтындай өзгередi, қасиетi бiрге өзгередi. Мұндай деформация қалдық немесе пластикалық деформация деп аталынады. Серпiмдi және пластикалық деформациялардың жүру механизмі бiр-бiрiне ұқсамайды, әртүрлі жолмен жүреді. 5.3 Пластикалық деформацияның жүру механизмі Жанама кернеудің белгілеген шамадан асып ұлғаюының нәтижесінде деформацияның қайтуына мүмкіншілік тумайды. Түскен күш тоқтағанда тек қана серпімді деформация жойылады да, пластикалық (қалдық) деформация сақталып қалады. Пластикалық деформацияланған металдың құрылымы, қасиеті бастапқы қалпына қайтпайтындай болып өзгереді. Пластикалық деформация сырғып немесе қосарланып жүредi. Жанама кернеу туындаған кубтық құрылымы бар металдың серпімді және пластикалық деформация сұлбалары төмендегі 25- суретте көрсетілген.
а) б)
в) г) д) 25- сурет. Жанама кедергісінен туындаған серпімді және пластикалық деформациялар сұлбасы. Кристалдық тордағы сырғу атомдардың ең тығыз орналасқан, орын ауыстыруға кедергiсi аз жазықтықтарының және бағыттарының бойымен жүредi. Себебi көршi атомдар жазықтықтарының арақашықтығы үлкен болғандықтан, аралық байланыстары төмен келеді. Бұл жазықтықта жақын сырғу жазықтығы мен сырғу бағыттары сырғу жүйесiн құрайды. Металдарда бiр немесе бiрнеше сырғу жүйесi болуы мүмкiн. Сырғу жүйелерi кристалдық тор типтерiне қарай қалыптасады. Кубтық кристалдық тордан тұратын металдың созымталдығы жоғары, себебі ондағы сырғу көптеген бағытта жүреді. БЦК құрылымды металдардың созымталдығы төмен, сол себепті мұндай металдарды штамптау, қысып өңдеу, басқа түрде деформациялау өте ауыр түседі. Кристалл торындағы атомдар жазықтықтарының орын ауыстыруына байланысты кристалдың бір бөлігі өзара ығысып сырғиды. БЦК торынан тұратын металдарда Feγ, Cu, Al т.б. сырғу октаэдр (111) жазықтығы бойымен және кубтың қабырғаларындағы диагональдар бағытында жүреді; ал КЦК торынан тұратын металдарда Feα, Mo,V т.б. сырғу (110),(112) және (123) жазықтықтары бойынша кубтың кеңістіктегі диагоналі бағытында [111] (6 - сурет) жүреді; гексагональды тығыз торынан тұратын Mg, Zn, Be, т.б. сырғу базис жазықтықтары бойында жүреді. Кубтық кристалдық тордан тұратын (КЦК және БЦК) металдардың созымталдығы жоғары, себебі мұндағы сырғу бірнеше көптеген бағыттарда жүреді. Гексагональды тығыз торынан тұратын металдардың созымталдығы төмендігінен илемдеуге, қалыптауға жарамайды. Сырғу процесін кристалдың бір жақ бөлігі түгелдей екінші бөлігінен бөлініп орын ауыстырады деп түсінуге болмайды. Онда деформация процесі жүру үшін бұдан жүздеген, тіпті мыңдаған есе артық күш қажет болар еді. а) контур (жылжу жазықтығындағы PQRS дислокациялары сызығы) б) дислокацияның орын ауыстыру этаптары мен олардың беттік қабатқа шығуы; τ- жылжу кернеуі; в) кристалл бойындағы жылжу жазықтығы. 26 – сурет. Шеттік дислокацияның жүруі. Сырғу негізіне кристалдағы дислокациялардың орын ауыстыруы жатады (26-сурет). 26-суреттегі сырғу жазықтығын екі бөлшектен тұрады деп қарастыралық. В учаскесiнде сырғу аяқталып, А учаскесiндегi сырғу әлі жүрмеген. PQRS сызығы аяқталмаған жылжудың шекарасы дислокация саналатын кристалл торының бұзылуы ретінде қаралады. Жылжу кристалдағы дислокациялардың орын ауыстыру нәтижесінде жүреді (26,б- суреті). Суретте түскен күштің әсерінен бұзылған кристалл торының көлденең кесіндісі бейнеленген. Жылжу, тордың қираған жерінен басталады да, ығысу жазықтығының бойымен тұтас емес, бiртiндеп тарайды. Жылжудың тууы дислокацияның қозғалып ауысуына тiкелей байланысты. QR- қалдық деформация кернеуiнiң әcерiнен PQ дислокациясы орнынан қозғалып ығысады да, жылжу әрi қарай тарайды. А дислокациясы (26,б - сурет) экстражазықтықпен бiрге оңға ығысып шығып қалады. Кристалдың үcтiңгi бөлiгi астыңғы бөлiгiне қарағанда бiр тор периодына ауысады. Атомдар тек сызбада көрсетілген жазықтықта ғана жылжымайды, атомдардың осы жазықтыққа параллель барлық қабаттарында жылжиды. Дислокациялар бір жазықтықтан басқа жазықтыққа ауысуы да мүмкін. Мұндай ауысулар атомдар қабатының диффузия арқылы қосылуы немесе азаюында іске асады. Дислокацияның сырғу жазықтығындағы тұтас кристалл арқылы орын ауыстыруына сол кристалдың бір бөлшегінің бір жазықтық аралығындағы ара қашықтығына жылжуына әкеліп соғады (26-сурет), ал кристалдың бетінде саты пайда болады. ДД’ нүктесiнде бекiтiлген дислокацияны орын ауыстыруға мәжбүр етедi. 27- cурет. Франк-Ридтің дислокациялық көзінің жұмыс істеу сұлбасы. Дислокацияның деформация кезінде пайда болуын бір уақытта Франк және Рид атты ғалымдар дәлелдеген. Деформацияның ұлғаюы кернеу туған дислокациялар санына және олардың өсіп, көбеюіне тікелей байланысты. Дислокацияның пайда болу механизмі Франк-Рид тәciлi бойынша 27- суретте көрсетiлген. Жанама ( ) кернеуiнен туындаған дислокация сызығы бiртiндеп ұлғайып, бара-бара шеңбер болып қабысады. Оралманың екi ұшы бiрiгiп, ДД’ дислокациясы қайта туады. Кернеудiң әcерiнен осылай туған дислокация қайталанып отырады. Егер кернеуінің әсері тоқтамаса, бір дислокация көзінен жүздеген дислокация туындауы мүмкін. Мұндай көздер жолында түйіршіктің шекарасы, артылған фаза бөлшектерi сияқты кедергілер кездескенде ғана жабылады. Қосарлану. Атомдары тығыз орналасқан кристалдық торларда пластикалық деформация қосарланып та жүруі мүмкін (25- сурет). Қосарлану деформациясы кристалдың бір бөлігінің сырғуы екінші бөлігіне симметриялы кері бағытта жүруімен сипатталады. Сырғумен салыстырғанда қосарланудың мағынасы төмен. КЦК және БЦК торларында қосарлану деформациялау дәрежесі аса үлкен болса және төмен температурада ғана кездеседі. а) деформацияға дейiнгi металдың микроқұрылымы мен сұлбасы; б) деформацияланған металдың микроқұрылымы мен сұлбасы. 28- cурет. Жылжудың әсерiнен темiр түйiршiктерiнiң формаларының өзгеруi. Көп кристалды пластикалық деформация. Көп кристалды металдың пластикалық деформациялануы дара кристалдардың деформациялануына ұқсас сырғып және қосарланып жүреді. Қысыммен өңделген металдың формасының өзгеруі әрбір дара түйіршіктің пластикалық деформациялануының нәтижесі. Әрбір дара түйіршіктің жылжу жазықтығы мен бағыттары әр түрлі Деформацияланғаннан кейінгі және зерттеуге дайындалған үлгілерді микроскоптан қарағанда бір түйіршіктің бойындағы жылжу іздері бір бағытта орналасқан түзу сызықтар ретінде байқалады. Деформация үлкейген сайын түйіршіктер бастапқы пішінін өзгертеді. Деформацияға дейінгі түйіршіктің пішіні домаланып келсе (28- сурет), деформациядан кейінгі түйіршіктер күштің (Р) түскен бағытына қарай созылып, талшықты немесе қабатты құрылымға айналады (28,б- сурет). Түйіршіктің жалпы пішінінің өзгеруімен қатар оны құраушы ұсақ түйіршік бөлшектерінің орналасу бағыты өзгеріп, бір- бірінің арасындағы бұрыштары үлкейеді. Деформациялау дәрежесінің өсуімен қоса түйіршіктегі кристалдық жазықтықтардың орны мен бағыттары сәйкес қалыптаса бастайды. Кристаллиттердің сырттан түскен деформациялық күштің әсеріне ыңғайлы бағытта орналасуы текстура деп аталады. Деформация дәрежесі үлкейген сайын кристалл түйіршіктерінің текстураға айналған бөлшектерінің саны көбейеді. Кристалдық текстура мен құрылымдағы талшықтық бірдей деп түсінуге болмайды. Құрылымдағы талшықтық текстурадан бөлек құрылуы мүмкін. Текстура металдың механикалық және физикалық қасиеттерінде анизотропияның туындауына әсерін тигізеді. жүктеу/скачать 6.13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|