Odkształcenia plastyczne
W skali atomowej odkształcenie plastyczne powstaje na
skutek zrywania wiązań między sąsiednimi atomami.
Odkształcenie plastyczne zachodzi głównie w drodze
poślizgu, generacji dyslokacji śrubowych
oraz
bliźniakowania
.
Zachowanie się materiałów pod
obciążeniem
Odkształcenie przez
poślizg
polega na tym, że pod wpływem
sił zewnętrznych następuje przesuniecie względem siebie części
kryształu wzdłuż określonych płaszczyzn sieciowych.
Odkształcenie plastyczne może następować również poprzez
obroty płaszczyzn sieciowych względem siebie czyli
generację
dyslokacji śrubowych
.
Odkształcenie plastyczne może zachodzić także w wyniku
bliźniakowania
, co polega na tym, że pod wpływem sił
zewnętrznych część kryształu przybiera położenie będące
zwierciadlanym odbiciem pozostałej części kryształu.
Mechanizm odkształcenia plastycznego
W materiałach krystalicznych odkształcenie plastyczne
zachodzi
dzięki
powstawaniu
i
przemieszczaniu
się
(poślizgowi) dyslokacji
, zarówno
krawędziowych
jak i
śrubowych
.
- teoria
Al = 900-4300 MPa
Fe = 2300-11000
MPa
- rzeczywiste
Al = 1,2 – 2,4 MPa
Fe = 9 MPa
Odkształcenie plastyczne bez udziału
dyslokacji
Odkształcenie plastyczne z udziałem dyslokacji
Odkształcenie plastyczne przez poślizg w kryształach
rzeczywistych
zachodzi
w
wyniku
powstawania
i
przemieszczania się dyslokacji i dlatego wytrzymałość
rzeczywistych kryształów jest wielokrotnie mniejsza niż ich
wytrzymałość teoretyczna.
Płaszczyznę poślizgu i leżący w niej kierunek poślizgu
nazywamy
systemem poślizgu
W niektórych płaszczyznach sieciowych kryształy stawiają
najmniejszy opór zachodzącym odkształceniom i dlatego
płaszczyzny te nazywane są
płaszczyznami łatwego poślizgu
.
Płaszczyznami
łatwego poślizgu
są
płaszczyzny
o
największym upakowaniu atomów.
Plastyczność (zdolność do odkształcenia plastycznego)
metali i ich stopów jest bezpośrednio związana z
płaszczyznami
łatwego poślizgu
.
Systemy poślizgu typowych struktur krystalicznych
metali
Odkształcenie plastyczne monokryształów
Odkształcenie plastyczne polikryształów
Odkształcenie plastyczne w materiałach polikrystalicznych
szczególnie w metalach i ich stopach, z uwagi na różną
orientację
poszczególnych
ziaren
oraz
obecność
zdefektowanych i zanieczyszczonych granic ziaren, ma
bardziej złożony charakter niż dla monokryształów.
Poślizg rozpoczyna się w tych ziarnach (nr 1) , w których
płaszczyzny poślizgu są najmniej odchylone od kierunku
działania naprężenia , i kolejno w ziarnie 2, a następnie 3.
Generalnie na zdolność przeciwstawiania się odkształceniu
plastycznemu czyli na wytrzymałość metali i stopów mają
wpływ następujące czynniki:
siły wiązań międzyatomowych,
gęstość dyslokacji i innych defektów sieciowych
wady struktury krystalicznej powstałe zarówno w trakcie
krzepnięcia metalu lub stopu jak i na skutek odkształcenia
plastycznego,
wielkość ziarna,
obce fazy zarówno w zakresie atomowym (np.
pierwiastki stopowe) jaki i submikronowym (związki
chemiczne i/lub fazy międzymetaliczne), których obecność
na
płaszczyźnie
poślizgu
utrudnia
odkształcenie
plastyczne.
Etapy odkształcenia plastycznego polikryształu metalu
(A2-Fe)
IV
A
I – zakres odkształceń sprężystych
II – zakres łatwych poślizgów
III – zakres umocnienia
odkształceniowego
IV – generacja mikropęknięć
B – moment uruchomienia wtórnego
systemu poślizgów
A – moment uruchomienia
głównego systemu poślizgów
C – początek tworzenia się
przewężenia (szyjki)
D – zerwanie materiału
B
C
D
AC – równomierne zmniejszanie się
przekroju próbki
CD – zmiany przekroju tylko w
szyjce