Пластик деформация ќаšида тушунча

Металлнинг šандайдир ќажмига šўйилган ташšи кучлар тизими уни деформациясини келтириб чиšаради. Эластик ва пластик деформациялар бўлади. Агар ташšи кучлар олингандан сўнг деформацияланган жисм ўзининг дастлабки шакл ва ўлчамларини тўлиš тикласа, бундай деформация эластик деб аталади. Агар ташšи кучлар келтириб чиšарган жисмнинг шакли ва ўлчамларининг ўзгариши, бу кучлар олингандан сўнг ўз ќолида šолса, бундай деформацияни пластик ёки šолдиš (šайтмас) деб аталади. 

Металларга босим билан ишлов бериш усулида деталларни олиш ќомаки маќсулотни пластик деформациялашга асосланган. Пластик деформация ќомаки маќсулотни бузмасдан туриб, унинг алоќида ќажмларини нисбий силжитиш йўли билан деталнинг берилган шаклини олишга имкон берибгина šолмай, балки ќомаки маќсулот материалининг механик ва физик-кимёвий хоссаларига ќам таъсир кўрсатади.

Эластик деформация металлда атомларнинг турђун мувозанат ќолатидан четлатиш ќисобига рўй беради ва потенциал энергиянинг минимум бўлиши билан ажралиб туради. Бу четланишнинг катталиги šўшни атомлар орасидаги масофадан ошмайди. Эластик деформация атомлараро масофани ўзгариши натижасида šайтадиган ќажм ўзгаришларини келтириб чиšаради. Ќажмнинг šайтадиган ўзгариши, масалан, 10 МПа босим билан ќар томонлама сиšилишда пўлат учун  0,6 %, мис учун 1,3 % ни ташкил этади.

Атомларни турђун мувозанат ќолатидан четланиши жисмда тўпланган потенциал энергияни оширади ва белгиланган чегараларгача четланиш катталиги деформацияловчи кучлар ошишига пропорционал ортиб боради. Ќар šандай шароитларда ќам ташšи кучларнинг жисмга таъсири, атомларни энг кам потенциал энергияли ќолатга šайтаришга интилувчи, атомлараро кучларнинг šарши таъсири билан мувозанатлашади. 

Пластик деформация атомларни янги турђун мувозанат ќолатларга, кристалл панжарадаги атомлар орасидаги масофадан анча катта бўлган нисбий силжиши ќисобига амалга ошади. Пластик деформациялашда жисмга šўйилган кучлар келтириб чиšарган умумий деформация пластик ташкил этувчини ќам, шу šаторда деформацияловчи кучлар олингандан сўнг йўšоладиган эластик ташкил этувчини ќам ўз ичига олади.

Монокристаллнинг пластик деформацияси асосан икки йўл: сирпаниш ва šиёфадошланиш билан бўлиши мумкин.

Сирпаниш йўллари бир-биридан ўртача 1 мкм атрофидаги масофада кетма кет сафланади, бу ваšтда šўшни атом текисликлари орасидаги масофа эса 10^-4 мкм раšами билан ифодаланиши тажриба йўли билан аниšланган. 

6-расм. Монокристаллнинг сирпаниш йœли билан деформацияланиши.

Монокристалларда сирпаниш аниš кристаллографик текисликлар бўйича рўй беради. Буларни сирпаниш текисликлари дейилади. Одатда атомлар жойлашувининг энг катта зичлигига эга текисликлар сирпаниш текисликлари бўлиб ќисобланади, атомлараро масофалар минимал катталикка эга бўлган йўналишлар эса сирпаниш йўналиши бўлиб ќисобланади. Масалан, ён томони марказлашган кубсимон кристалл панжарали металларда одатда (111) туридаги октаэдр текисликлари сирпаниш текисликлари ќисобланади, (101) туридаги йўналиш эса сирпаниш йўналиши бўлиб ќисобланади. 

Гексагонал кристалл панжарали металларда одатда сирпаниш текислиги бўлиб (0001) турдаги базис текислиги, сирпаниш йўналиши бўлиб эса, олтибурчакнинг диагоналига мос тушадиган (100) турдаги (бу катакчанинг асоси) йўналиш ќисобланади.

Атомларнинг šандайдир кристаллик текисликлари бўйича силжиши мумкинлигига температура анча сезиларли таъсир кўрсатади. Температуранинг ошиши šатор ќолларда шунга олиб келадики, бунда сирпаниш жараёни, ќона температурасида сирпаниш бўладиган текисликлардан фарšли, бошšа текисликлар бўйича амалга ошиши мумкин. Масалан, гексагонал зич жойлашган панжарали металларда ќона температурасида битта сирпаниш текислиги - (0001) базис текислиги бўлади, 200⁰ дан ошиš температурада эса šўшимча (1011) ёки (1012) туридаги текисликлар бўйича сирпаниш имконияти пайдо бўлади. 

Šиёфадошланиш орšали деформация олган кристалл бўлагининг панжараси, кристаллнинг деформацияга учрамаган šисми панжарасини šиёфадошланиш текислигига нисбатан ойнадаги тасвири (šиёфадоши) бўлади. Šиёфадошланиш статик юкланишда нисбатан кам, зарб билан деформацияланишда анча тез-тез кузатилади. Šиёфадошланиш нафаšат деформацияланувчи жисмга ташšи кучларнинг таъсири натижасида, балки пластик деформациядан сўнг отжиг (бўшаташ) натижасида ќам пайдо бўлиши мумкин. Бундай ходиса, хусусан, мисда, латун (жез) ва баъзи бошšа, кубсимон ён томони марказлаштирилган панжарали металларда кузатилади. Šиёфадошланиш сирпаниб деформацияланиш билан бирга келиши мумкин. Сирпаниш билан деформацияланишда šиёфадошланиш деформациялаш учун зарур бўлган кучни кескин камайтиради.

7-расм. Деформация натижасида ќосил бўлган šиёфадош.

Ишлов бериладиган металларнинг пластик деформация жараёни асосан сирпаниш ќисобига амалга оширилади. 

8-расм. Монокристаллнинг Р куч таъсирида чœзилиши.

9-расм. Œзгармас  šийматларида оšиш чегарасининг 

Худди шундай тажрибалар билан пластик деформация катталашган сари намунани кейинги деформацияланиши учун зарур бўлган силжитувчи кучланиш  ошиб бориши кўрсатилган. 

Кўп сонли тадšиšотлар билан сирпаниш жараёни битта текисликдаги барча атомларнинг кўшни атомларга нисбатан бир ваšтдаги силжиши сифатида šаралиши мумкин эмаслиги кўрсатилган. 

Замонавий тушунчалар бўйича сирпаниш жараёни атомларнинг алоќида гуруќларини кетма-кет силжитиш йўли билан амалга оширилади. Деформация жараёнида атомларнинг параллел кристаллографик текисликларда жойлашган фаšат бир šисминигина нисбий силжиши мумкинлиги металлда тўђри кристалл тузилишнинг бузилиши борлиги билан изоќланади. Ќаšиšий монокристалл ва доначалар мозаик тузилишга эга, яъни ўлчами 10^-4 - 10^-6 см атрофида бўлган блоклардан иборат, шунингдек ќар бир блок мукаммал кристалл (тўђри кристалл тузилишга эга) эканлиги, šўшни блоклар бир бирига нисбатан 10^’ - 20^’ атрофида бурчакка бурилганлиги тажрибаларда исботланган. Бундай блоклар мозаика блоклари деб аталади. Бундан ташšари ќаšиšий монокристалл ва доначаларда кристалл тузилиши тўђрилигининг махаллий бузилиши мавжуд бўлиб, бунда панжаранинг алоќида тугунларида атомлар бўлмайди ёки панжаранинг баъзи жойларида «ортиšча» атомлар бўлади. Ќаšиšий кристалл тузилишидаги тўђриликнинг бундай бузилиши, кўриниб турибдики, кристалланиш жараёнининг мукаммал эмаслигини натижаси бўлади.

Кристалл тузилишининг тўђрилигини бузилиши кристалл панжаранинг алоќида жойларида деформацияланмаган металлда атомлар энг кам потенциал энергияли турђун мувозанат ќолатидан силжиган бўлишига олиб келади. Бундай силжишларнинг мавжудлиги шунга олиб келадики, атомларнинг алоќида гуруќларини янги турђун ќолатларга сурилиши учун, бундай сурилишлар бўлмагандагига šараганда, камроš сурувчи кучланишлар талаб šилиниши мумкин.

Ќозирги ваšтда фазовий панжаранинг, дислокация деб аталувчи алоќида номукаммалликларини сирпаниш текислигида сирпаниб сурилиш жараёнини тушунтирувчи тахмин кенг тарšалган. Дислокация деб кристалл панжаранинг махаллий бузилиши (šийшайиши) га айтилади. Унда šўшни параллел текисликларда атомлар сонидаги фарš оšибатида атомларнинг сирпаниш текислигидан бир томонда жойлашган šисми кичиклашган атомлараро масофага эга бўлади (сиšилган), сирпаниш текислигининг šарши томонида жойлашган атомларнинг бошšа šисми эса катталашган (чўзилган) атомлараро масофага эга бўлади. Шартли равишда кристаллнинг сирпаниш текислиги тепасида жойлашган šисмида атомлараро масофа кичиклашган мусбат дислокациялар ва кристаллнинг сирпаниш тьекислигидан пастда жойлашган šисмида атомлараро масофа кичиклашган манфий дислокацияларни фарšлайдилар.

10-расм. Кристаллик панжарада сирпаниш схемалари.

10-расмда кристаллик панжарада мусбат ва манфий дислокацияларни сирпаниш текислиги бўйлаб сурилиши натижасида битта атомлараро масофага сирпаниш схема тарзида кўрсатилган.

Дислокацияларни суриш учун керакли силжитувчи кучланиш катталиги, берилган текисликдаги ќамма атомларни бир ваšтда силжитиш учун керак бўлганидан кўплаб марта кам. Шундай šилиб, ташšи кучларнинг таъсири остида сирпаниш биринчи навбатда кристалл тузилишининг дастлабки номукаммаллиги - дислокацияларга эга бўлган текисликларда ќосил бўлади. Дислокациялар сони пластик деформация жараёнида ошади деб тахмин šилинади. 

Кристаллик тузилишининг тўђрилиги бузилиши оšибатида дислокациялар атрофида куч майдони бўлади. Дислокациялар орасидаги масофа нибатан кам бўлган ќолларда куч майдонлари ўзаро таъсир кўрсатади. Бир ишорали дислокациялар итарилади, турли ишоралилари эса тортишади. Šандайдир даражагача пластик деформация жараёнида силжитувчи кучланишнинг ошиши деформация ваšтида бир хил ишорали дислокациялар сонини кўпайишининг оšибати бўлиши мумкин.

11-расм. Монокристаллнинг алоќида блокларга

майдаланиши

Монокристаллардаги пластик деформацияда сирпаниш жараёни баъзи бир кристалл тузилишининг šўшимча ўзгаришлари билан биргаликда содир бўлади.

Монокристаллнинг пластик деформацияси жараёнида кузатиладиган сирпаниш текисликларини даврий фазовий юзаларга айланишини (сирпаниш текисликларининг эгилиши), шунингдек мозаика блокларининг нисбий бурилишини кўплаб тадšиšотчилар šайд этган. Бир ваšтда металлнинг яхлитлиги ва алоќида блокларнинг ичидаги фазовий панжара бузилмасдан, монокристаллнинг алоќида блокларга янада яššол кўринишдаги майдаланиши кузатилади (11-расм). Н.Ф.Лашко пластик деформация жараёнида блоклар пайдо бўлишининг сабаби кристалл алоќида šисмларининг сирпаниш текисликларининг эгилиши билан бир ваšтда сирпанишига асосланган мураккаб силжиши деб ќисоблайди.

Сезиларли пластик деформация натижасида монокристалл тўђри кристалл тузилишга эга ва атомларнинг сезиларли силжиши оšибатида кристалл тузилиш бузилган сирпаниш текисликлари дастаси билан чегараланган алоќида блокларга ажралади. Шундай šилиб, сезиларли пластик деформацияларда монокристалл маълум доналар сонидан ташкил топган поликристаллга айланади.