Odkształcenie spowodowane przez naprężenie rozciągające nazywamy odkształceniem liniowym.

1. Nominalne odkształcenie liniowe to stosunek przyrostu długości pod wpływem obciążenia do długości początkowej, zdefiniowane jest wzorem:

ε_n=$\frac{\text{Δl}}{l0}$ Podczas wydłużenia materiału zwykle następuje zmniejszenie przekroju poprzecznego, czego miarą jest odkształcenie poprzeczne, wyrażone wzorem:

ε_p=$- \frac{\text{Δa}}{a0}$ Naprężenie styczne powoduje odkształcenie postaciowe, zdefiniowane wzorem: γ= w/l₀=tgѲ

Nominalne odkształcenie liniowe w przypadku dużych odkształceń, nie jest zbyt dobrą miarą stanu materiału odkształconego, gdyż takim samym wartością bezwzględnym odkształcenia odpowiada całkiem inny stan materiału. W przypadku dużych odkształceń lepszą miarą jest odkształcenie rzeczywiste (odkształcenie logarytmiczne), które jest odkształceniem względnym odniesionym do rzeczywistego przekroju; jest ono wyrażone przez logarytm naturalny stosunku długości po odkształceniu do długości początkowej. Wyraża się je wzorem:

ε_r = $\int_{\text{lo}}^{l}\frac{\text{dl}}{l}$ = ln $\frac{\text{\ \ }l}{\text{lo}}$ (l₀ – długość przed odkształceniem, l- długość po odkształceniu)

Odkształcenie sprężyste to takie odkształcenie, które wywołane obciążeniem ma charakter przemijający, czyli zanika całkowicie po usunięciu obciążenia. Takie zachowanie materiału opisuje Prawo Hooke’a.

Odkształcenie plastyczne- odkształcenie pozostające po usunięciu obciążenia, po prostu odkształcenie trwałe.

Odkształcenie objętościowe (dylatacja), wyrażona wzorem: Δ=$\frac{\text{Δv}}{v0}$

Miarą zmiany przekroju poprzecznego jest odkształcenie poprzeczne, wyrażone: ε_p=$\frac{\text{Δα}}{\alpha 0}$

2.

Parametry określane w próbie rozciągania

To po lewej jest dla stali bez wyraźnej granicy plastycznościo a po prawej dla stali wyżarzonej Należą do nich:

-umowna granica plastyczności - Rp0,2

Granica plastyczności Re - największe naprężenie nominalne w próbie rozciągania, do osiągnięcia którego materiał jedynie nieznacznie odkształca się trwale. Wyróżnia się umowną granicę plastyczności, która jest równa naprężeniu nominalnemu odpowiadającemu działaniu siły rozciągającej wywołującej w próbce odkształcenie trwałe wynoszące 0,2% (Rp0,2):

Rp_0,2 $= \frac{F0,2}{S0}$ gdzie: F0,2 – siła powodująca wydłużenie trwałe 0,2%;

Wystepuje wyraźna granica plastyczności i wyróżnia się

górną i dolną granicę plastyczności . Górna granica plastyczności (ReH) jest wyrażona przez maksymalne naprężenie nominalne poprzedzające zmniejszenie naprężeń, natomiast dolna granica plastyczności (ReL) – przez naprężenie nominalne w zakresie zmniejszenia naprężeń.

- wytrzymałość na rozciąganie – Rm

Rm=$\frac{\text{Fm}}{S0}$ gdzie: Fm – siła maksymalna; S0 – przekrój początkowy próbki;

wydłużenie procentowe po rozerwaniu – A A=$\frac{\mathbf{\text{Iu}}\mathbf{-}\mathbf{\text{Io}}}{\mathbf{\text{Io}}}$100%

gdzie: lu – długość pomiarowa po rozerwaniu.

Z próby można również określić przewężenie procentowe – Z Z=$\frac{\mathbf{\text{So}}\mathbf{-}\mathbf{\text{Su}}}{\mathbf{S}\mathbf{0}}$100%

gdzie: Su – pole najmniejszego przekroju próbki po rozerwaniu.

Umowna granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie są miarami wytrzymałości materiału, natomiast wydłużenie i przewężenie są miarami ciągliwości (plastyczności).

Wyraźna granica plastyczności

W przypadku niektórych stali niskowęglowych na wykresie zależności naprężenia od odkształcenia występuje wyraźna granica plastyczności (rysunek 6). Taki kształt krzywej dla stali jest spowodowany obecnością w strukturze atomów międzywęzłowych węgla i azotu, które tworząc skupiska wokół dyslokacji (atmosfery) utrudniają ich poślizg. Do wystąpienia znaczącego poślizgu dyslokacji są konieczne naprężenia ReH.. Dalsze odkształcenie zachodzi już przy mniejszych naprężeniach ReL. Wysokie naprężenie powoduje generacje nowych dyslokacji lub uwolnienie zahamowanych dyslokacji.

Potem już nie trzeba tak wysokiego naprężenia stąd spadek odkształcenia. Statyczna próba rozciągania to badanie reakcje materiału na jednoosiowe powolne obciążenie ; próba ta pozwala określić podstawowe parametry, takie jak: granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga, wydłużenie i przewężenie.

Własności sprężyste: Moduł sprężystości (moduł Younga), E

Prawo Hooke’a : Δσ=EΔε

Prawo Hooke’a – prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest wprost proporcjonalne do tej siły. Współczynnik między siłą a odkształceniem jest często nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości.

Moduł Younga (współczynnik sprężystości wzdłużnej) – stosunek naprężenia normalnego do wywołanego odkształcenia sprężystego w zakresie odkształcenia sprężystego. Współczynnik ten jest w zasadzie obojętny na mikrostrukturę, prze co obróbka cieplna i plastyczna mają jedynie niewielki wpływ na E. Wartość modułu Younga jest miarą oporu stawianego przez sąsiednie atomy podczas zwiększania między nimi odległości. E zależy głównie od natury wiązań między atomami, składu chemicznego materiału i struktury krystalicznej. Współczynnik ten maleje ze wzrostem temperatury, a w warunkach pełzania zależy od szybkości odkształcenia. Jednostką jest: giga Pascal (GPa).

Moduł sprężystości postaciowej: τ=Gj,

Moduł ściśliwości K : P= -K$\frac{\text{Δv}}{v0}$,

Relacje dla materiałów izotropowych:

G=$\frac{E}{2\left( 1 + v \right)}$ K=$\frac{E}{3\left( 1 - 2v \right)}\ $, a ogólnie v= 1/3, dlatego:

G=$\frac{3}{8}E$ K=E

Wytrzymałość Rm to największe naprężenie na krzywej rozciągania, przykłady: wskaźnik Rm wykazują metale, gdy zaczyna tworzyć się szyjka(syka działa jako koncentrator naprężenia), polimery: gdy łańcuchy układają się w jednym kierunku.

Parametry ciągliwości:

- procentowe wydłużeniu A:

A= $\frac{\text{Lk} - L0}{L0}$ ×100%

-przewężenie procentowe Z:

Z= $\frac{S0 - \text{Sk}}{S0}\ \times 100\%$

Wiązkość to podatność materiału na pękanie lub złamanie, odpowiadająca energi pochłoniętej w czasie powstawania pękania niszczącego materiału. W przybliżeniu to powierzchnia pod krzywą rozciągania. Jednostką jest: J/m³ . Małą wiązkością wykazują się ceramiki i polimery, a dużą metale. Przy kruchym pękaniu występuje energia sprężysta, a przy ciągliwym pękaniu oprócz energii sprężystej pojawia się energia plastyczna.

Twardość – cecha ciał stałych świadcząca o odporności na działanie sił punktowych (skupionych). Efektami oddziaływania sił skupionych mogą być odkształcenia powierzchni, zgniecenie jej lub zarysowanie. Definicja twardości jest dość ogólna, stąd mnogość metod i skal pomiarowych.

Metody pomiaru twardości można podzielić na trzy grupy:

-pomiar poprzez zarysowanie - metoda Mohsa, metoda pilnikowa, sklerometr

-pomiar poprzez wciskanie twardszego od badanego materiału wgłębnika - metody Rockwella, Brinnella, Vickersa, Shore'a

-pomiar straty energii przy odbiciu się bijaka od badanej powierzchni - metoda Leeba, skleroskop

Pomiar twardości metodą Vickersa polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału czworobocznego foremnego ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136˚ pod zadanym statycznym obciążeniem F i zmierzeniu przekątnych d powstałego odcisku w kształcie kwadratu.

Wartość liczbową twardości wyrażaną w skali Vickersa HV otrzymuje się dzieląc siłę F w kilogramach siły (kgf) przez pole powierzchni bocznej odcisku A w milimetrach kwadratowych:

W metodzie pomiaru twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę ze stali hartowanej lub z węglików spiekanych. Kulkę stalową można używać do próbek o twardości do 450 HB. Powyżej twardości 350 HB wyniki pomiaru kulką stalową i wykonaną z węglików różnią się istotnie, dlatego rodzaj kulki należy oznaczać dodając w oznaczeniu literę S (HBS) dla stali i W dla węglików (HBW). Średnica kulki (1, 2,5, 5 i 10 mm), czas obciążenia (od 10 s dla stali do 60 s miękkich stopów) oraz siła docisku (1-3000 kgf), zależy od rodzaju materiału i grubości próbki. Twardość HB oblicza się z zależności:

HB = siła obciążająca w kgf (obecnie używa się wartości w niutonach) / powierzchnia odcisku w mm².

Twardość oblicza na podstawie średnic kulki i odcisku:

Metoda Rockwella polega na pomiarze głębokości wcisku dokonanego wzorcowym stożkiem diamentowym o kącie wierzchołkowym 120° i promieniu zaokrąglenia 0,2 mm dla skali C, A i N lub stalowej, hartowanej kulk. Twardość w skali Rockwella oznacza się HR. Stosowanych jest kilka odmiennych skal, z których każda przeznaczona jest dla odmiennych stopów metali

Odkształcenie plastyczne

• obecności w nich dużej ilości dyslokacji zdolnych

do poślizgu,

• łatwości z jaką generowane są nowe dyslokacje,

• łatwości z jaką zachodzi poślizgowy ruch

dyslokacji

Dobrą ciągliwość i łatwość, z jaką można nadawać

skomplikowane kształty przez odkształcenie plastyczne

(walcowanie, kucie, ciągnienie, tłoczenie) metale zawdzięczają:

Ilość dyslokacji w materiale określa się zwykle przez sumaryczną długość

dyslokacji w jednostce objętości materiału, a parametr ten nazywa się gęstością dyslokacji.

Dyslokacje-Dyslokacje można obserwować w mikroskopie elektronowym

W metalach wyżarzonych gęstość dyslokacji wynosi ok. 1010 m-2.

Podczas odkształcania plastycznego następuje szybki wzrost gęstości dyslokacji. Po odkształceniu na zimno wynoszącym na przykład 80%

redukcji przekroju gęstość dyslokacji wynosi ok. 1016 m-2.

dyslokacje wystepuja w miejscach najlepiej upakowanych gdzie wektor Burgersa jest najmniejszy, tam gdzie atomy w kierunkach i plaszczyznach sa najbardziej upakowane, energia dyslokacji jest propoprcjonalna do wektora Burgersa bo jest kwadratem tego wektora,a energia dyslokacji powoduje ze moga sie dyslokacje poruszac. RSC i RPC ma 12 systemow poslizgu a HZ ma 3 systemy

Bliźniakowanie Podobnie jak poślizg zachodzi tylko wzdłuż ściśle określonych płaszczyzn zwanych płaszczyznami bliźniakowania. Podczas bliźniakowania, pod działaniem naprężenia stycznego, następuje przesunięcie względem siebie kolejnych warstw atomowych wskutek ruchu poślizgowego części dyslokacji. Zbliźniaczone części kryształu względem płaszczyzny bliźniakowania są identyczne. Proces bliźniakowania zachodzi najłatwiej w metalach o sieci heksagonalnej (A3) oraz w metalach o mniejszej symetrii sieci. W metalach o sieci typu A2 mechanizm ten ma niewielkie znaczenie, natomiast w metalach o sieci typu A1 bliźniakowanie nie jest spotykane , a występujące w ich strukturze bliźniaki powstają podczas wyżarzania rekrystalizującego Bliźniakowaniu sprzyja niska temperatura, duża prędkość odkształcania i niska wartość energii błędu ułożenia.

Prawo Schmida-Boasa- wartość naprężeń stycznych działających w płaszczyźnie i kierunku poślizgu jest określona zależnością . Naprężenie styczne koniecznie do wystąpienia odkształcenia wskutek poślizgu dyslokacji jest nazwane naprężeniem krytycznym , gdzie

- naprężenie, jakie należy przyłożyć, aby spowodować odkształcenie plastyczne.

Z umocnieniem wydzieleniowym (utwardzeniem wydzieleniowym,

umocnieniem przez starzenie) mamy do czynienia wówczas, jeżeli

cząstki umacniające tworzą się dzięki wydzielaniu z roztworu przesyconego lub w wyniku uporządkowania dalekiego zasięgu.

W stopach umocnionych dyspersyjnie w miękkiej osnowie metalicznej

znajdują się twarde nierozpuszczalne cząstki, np tlenków Al2O3 w Al lub

Cu, ThO2 w Ni. Materiały takie uzyskuje się przez utlenianie wewnętrzne lub metalurgią proszków w trakcie tzw. mechanicznego wytwarzania stopów. Ze względu na dużą stabilność stopy utwardzane dyspersyjnie zachowują dużą wytrzymałość w wysokiej temperaturze.

8. Zdrowienie – obróbka cieplna polegająca na przynajmniej częściowym przywróceniu właściwości fizycznych lub mechanicznych przerobionych plastycznie na zimno stopów żelaza, bez widocznych modyfikacji struktury. Realizowana jest poniżej temperatury rekrystalizacji.^[1] Jeden z etapów przemian zachodzących przy nagrzewaniu lub wygrzewaniu wcześniej odkształconego plastycznie materiału w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji. Zdrowienie objawia się zmniejszeniem koncentracji defektów punktowych w wyniku ich anihilacji i dyfuzji

Rekrystalizacja – przemiana nieciągła wymagająca ściśle określonego frontu przemiany, na którym odbywa się całość towarzyszących procesowi zmian. Polega na usuwaniu nadmiaru energii wprowadzonej do kryształu przez odkształcenie plastyczne. Jest procesem konkurencyjnym i dużo bardziej efektywnym od zdrowienia

Rozrost ziarna- po dłuższym czasie większa ziarna konsumują mniejsze, ponieważ granica ziaren ulega zmniejszeniu

9. Pękanie - Pęknięcie w próbce zmniejsza jej pole przekroju poprzecznego S. Biorąc pod uwagę, że σ = F/S w przekroju próbki, w którym znajduje się pęknięcie naprężenie jest większe. Jeżeli pęknięcie jest małe, to zmiana przekroju i wzrost naprężenia średniego są również małe. Podczas obciążania materiał ciągliwy odkształca się i absorbuje energię, dlatego pęknięcie nie powoduje istotnych zmian w jego zachowaniu.

Zachowanie materiału kruchego jest odmienne. Po osiągnięciu określonego obciążenia próbka pęka przy naprężeniu znacznie mniejszym od granicy plastyczności.

Dlatego pękanie konstrukcji pod działaniem naprężenia znacznie mniejszego od granicy plastyczności jest zjawiskiem bardzo niebezpiecznym. Przypadki takich zniszczeń były spektakularne: kotły, mosty, statki, gazo- i ropociągi oraz samoloty

Pęknięcie w materiale powoduje koncentrację naprężenia. Naprężenie lokalne σlok - proporcjonalne do liczby linii sił na jednostkę długości przekroju poprzecznego, rośnie gwałtownie przed ostrym wierzchołkiem pęknięcia z promieniem zaokrąglenia bliskim zeru.

Mechanika pękania

Mechanika pękania umożliwia ilościową ocenę zdolności elementów konstrukcji z pęknięciami do przenoszenia obciążeń. Liniowosprężystą mechanikę pękania można stosować tylko do materiałów o względnie dużej wytrzymałości. Próby służące do wyznaczenia krytycznego rozwarcia wierzchołka pęknięcia δc lub całki J poszerzyły zastosowanie mechaniki pękania do warunków sprężysto-plastycznych, a zatem na materiały ciągliwe i umożliwiły stosowanie próbek o mniejszych wymiarach. Pęknięcia propagują łatwo, gdy są ostre

Mechanizmy Pękania

• Plastyczne (jeden kawałek dużo odkształceń)

– Odkształcenie plastyczne

Pękanie kruche zachodzi pod działaniem naprężenia średniego

mniejszego niż granica plastyczności, a odkształcenie plastyczne i absorpcja

energii są bardzo małe. Takie pękanie następuje bardzo gwałtownie i prawie

bez ostrzeżenia.

Najbardziej kruchą postacią pękania jest pękanie łupliwe, które

następuje przez zrywanie wiązań atomowych między określonymi

płaszczyznami krystalograficznymi. Żelazo pęka łupliwie po płaszczyznach

{100}.

• Kruche (wiele kawałków małe odkształcenia

– Odkształcenie niewielkie lub brak odkształcenia

Plastycznego – Katastroficzne

Pękanie kruche jest charakterystyczne dla ceramik i szkieł. W tych materiałach, z względu na duże naprężenie płynięcia plastycznego, niemożliwa jest relaksacja naprężenia na wierzchołku pęknięcia dzięki odkształceniu plastycznemu. Dlatego naprężenie rośnie do wartości odpowiadającej wytrzymałości teoretycznej ok. E/15, przy której następuje zrywanie wiązań między atomami i kruchy wzrost pęknięcia. Zwiększenie c prowadzi do wzrostu Kc = σ√(πc) co powoduje zwiększenie szybkości powiększania się pęknięcia aż do szybkości dżwięku.

Materiały bardzo plastyczne, np. czyste: złoto, miedź, ołów pod

działaniem siły rozciągającej najpierw wydłużają się równomiernie, a

następnie tworzy się przewężenie do pojedynczych atomów.

Materiały krańcowo kruche - szkło lub Si pękają w niskiej temperaturze

bez jakiegokolwiek odkształcenia plastycznego..

Jakie stopy można umacniać wydzieleniowo?

Umacniać wydzieleniowo można tylko takie stopy, które w stanie stałym w

wysokiej temperaturze mają strukturę jednofazową, natomiast w niskiej

strukturę dwufazową, i w których przy niezbyt dużej szybkości chłodzenia,

można uzyskać roztwór przesycony.

Przesycanie i starzenie: stop Al-4 % Cu

Wytworzenie roztworu

Stop o zawartości 4% Cu w stanie równowagi w temperaturze pokojowej

składa się z dwóch faz: kryształów roztworu stałego α, stanowiącego osnowę i

kryształów fazy międzymetalicznej q (CuAl2). W celu rozpuszczenia cząstek q

oraz ujednorodnienia roztworu, stop jest nagrzewany do zakresu roztworu α

(powyżej linii rozpuszczalności) i wytrzymywany (rys.1).

Przesycanie-Po uzyskaniu jednorodnego roztworu stałego α stop jest oziębiany. Chłodzenie

powinno być wystarczająco szybkie, aby nie zdążyła się wydzielić faza q, tj.

aby atomy Cu pozostawały w roztworze α. Otrzymany roztwór jest roztworem

przesyconym (zawiera nadmiar atomów Cu, w porównaniu ze stanem

równowagi).-Starzenie Wytrzymywanie stopu w temperaturze otoczenia (starzenie naturalne) lub w podwyższonej temperaturze (starzenie sztuczne) w celu doprowadzenia do utworzenia wydzieleń w przesyconym roztworze.

Tekstura krystalograficzna taśmy wpływa na rozkład odkształceń i płynięcie plastyczne podczas kształtowania wyrobów z taśmy. Spowodowana teksturą anizotropia wyraża się w dwóch postaciach. Pierwsza, nazywana anizotropią normalną, charakteryzuje się wpływem tekstury krystalograficznej na odkształcenie w kierunku normalnym do płaszczyzny blachy i w kierunku

leżącym w płaszczyźnie blachy. Anizotropia normalna jest bardzo ważna z punktu widzenia kształtowania przez odkształcenie plastyczne na zimno (jest podstawowym parametrem blach głębokotłocznych). Druga postać, nazywana anizotropią płaską, odznacza się tym, że własności plastyczne w płaszczyźnie blachy zmieniają się z kierunkiem. Ten rodzaj anizotropii jest z punktu

widzenia blach głębokotłocznych bardzo niekorzystny. W blachach wykazujących dużą anizotropię płaską podczas odkształcania występuje tendencja do okresowej zmiany wysokości wytłoczki, co zwykle uwidacznia się w postaci „uszu”. Jest to zjawisko niekorzystne, gdyż w celu wyrównania brzegu wytłoczki konieczna jest dodatkowa obróbka skrawaniem.

Współczynnik anizotropii normalnej r(Lankforda)- stosunek odkształcenia rzeczywistego szerokości e_b do odkształcenia rzeczywistego grubości e_h próbki poddanej jednoosiowemu rozciąganiu:

E_{b -} rzeczywiste odkszt. grubości

E_h-szerokości

B_{0 –} początkowa szerokość

H₀ – początkowa grubość

anizotropia nora mln anizotropia płaska

Dyslokacje częściowe (kątowe); ruch powoduje zmiany

położeń atomów

1. Materiał anelastyczny - materiał w którym krzywa odciązania nie pokrywa się dokładnie z krzywą obciązeania, czyli następuje rozproszenie energii ( tłumienie drgań, eleminajca hałasu)

2. Jak zachodzi proces umocnienia w CuZn30 podczas procesu rozciągania?

Pole przekroju poprzecznego próbki maleje ze wzrostem odkształcenia, zatem naprężenie rzeczywiste, działające w próbce odkształcającej jest większe niż naprężenia nominalne, a różnica miedzy tymi wartościami naprężeń do rozpoczęcia tworzenia się szyjki jestnastępująca:

Wzrost naprężeń w zakresie odkształcenia plastycznego jest rezultatem wzrostu gęstości dyslokacji i nazywany jest umocnieniem odkształceniowym. Początkowo obciążona próbka odkształca się sprężyście i zwykle po niewielkim przyroście długości zaczyna się odkształcać plastycznie – trwałe.

Dalsze zwiększanie obciążenia powoduje stopniowe wydłużenie się próbki. Przekrój poprzeczny się zmniejsza. Do wystąpienia obciążenia max próbka odkształca się równomiernie na całej długości. Po obciążeniu max na próbce zaczyna się pojawiać przewężenia zwane szyjką- próbka odkształca się tylko w tym miejscu, maleje także siała konieczna do odkształcenia.

Umocnienie materiału przez odkształcenie odbywa się przez przemieszczania się dyslokacji co powoduje ich spiętrzanie na granicach ziaren lub innych przeszkodach i w konsekwencji utrudnia ich ruch podnosząc siłę niezbędną do wywolania kolejnego ruchu. Dyslokacje poruszające się w przecinających się płaszczyznach wzajemnie sobie przeszkadzają – podwyższenie R_e

3. Przewężenie (szyjki) w ujęciu ilościowym, co pozwala wyznaczyć kryterium considera?

Początkowo obciążana próbka odkształca się sprężyście i zwykle po niewielkim przyroście długości zaczyna się odkształcać plastycznie (trwale). Oznacza to, że jeżeli obciążenie zostanie usunięte, to próbka jest dłuższa, niż była przed rozpoczęciem próby, tzn. zaszło w niej odkształcenie plastyczne. Dalsze zwiększanie obciążenia powoduje stopniowe wydłużanie się próbki. Jednocześnie

próbka staje się cieńsza, gdyż zmiany objętości podczas odkształcania plastycznego materiałów litych są bardzo małe. Do wystąpienia obciążenia maksymalnego próbka odkształca się równomiernie na

całej długości pomiarowej, natomiast przy obciążeniu maksymalnym na próbce zaczyna się tworzyć przewężenie nazywane zwykle szyjką (rysunek 4). Następnie próbka odkształca się tylko w obszarze szyjki, dlatego szybko maleje przekrój próbki w miejscu przewężenia i maleje siła konieczna do odkształcenia próbki aż do jej zerwania.

Kryterium Considere’a pozwala wyznaczyć odkształcenie przy którym rozpoczyna się tworzenie szyjki w próbce rozciągania:

(n/e)-1=0 => n=e ogólnie dq/de = q

4.System poślizgu w strukturach krystalicznych, energia dyslokacji i naprężenie konieczne do poślizgowego ruchu dyslokacji.

Energia własna dyslokacji – jest to energia odkształcenia elastycznego materiału, przypadająca na jednostkę długości linii dyslokacji/

Ostateczna postać energii elastycznej śrubowej:

Po ułatwieniu: Ul=αGb²gdzie α_krawędziwe= 1,5 α_śrubowe=1

Dążenie do min. Energii wymusza zmniejszenie długości dyslokacji L. istnieje więc napięcie liniowe ściągające dyslokacje. Jego siła T jest równa zmianie energii przypadającej na jednostkowy przyrost długości i działa stycznie do linii dyslokacji T=dU/dL=αGb²=U_L

Poślizg zachodzi pod wpływem składowej ścinającej (stycznej) naprężenia, τ_{r –} wymagane jest pewneminimalne naprężnie inicjujące poślizg:

System poślizgu :

- płaszczyzna poślizgu- płaszczyzna umożliwiająca najłatwiejszy ruch dyslokacji

-kierunek poślizgu – kierunek ruchu- największa gęstość liniowa

RSC- liczba systemów 12

RPC- liczba systemów 12

HZ- liczba systemów 3

5. Bliźniakowanie, sposób tworzenia, co powodują.

Bliźnikowanie polega na jednorodnym ścinaniu o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyznach bliźniakowania. Zbliźniaczona część kryształu ulega skręceniu względem części nieodkształconej w taki sposób, że ich struktury krystaliczne są symetryczne osiowo względem płaszczyzny bliżniakowania- stanowią odbicie lustrzane. Bliźniakowanie – podobnie jak poślizg- jest dyslokacyjnym mechanizmem odkształcenia plastycznego , a bliźniaki mechaniczne wykazują koherentną granicę z nieodkształconą osnową.

6.Prawo Schmida-Boesa, warunek ruchu poślizgowego dyslokacji i omów wpływ orientacji monokryształu na możliwość przemieszczania się dyslokacji w systemu poślizgu.

Prawo Schmida-Boesa: τ_p= cos λ cos φ = m σ W momencie przekroczenia trójkąta stereograficznego powinna nastąpić zmiana dominującego systemu poślizgu.

Warunek ruchu poślizgowego dyslokacji: τ_p≥τ_kr

τ_kr– minimalne naprężenie styczne potrzebne do pokonania oporów ruchu dyslokacji

-dla danego materiału zależy od czystości, temperatury, prędkości odkształcenia, gęstości dyslokacji

-wartości niewielkie, ok 1-10 kPa –czyste metale

7.Charakterystyka dyslokacji częściowej, pojęcie błędu ułożenia w strukturze RSC, definicja błędu ułożenia.

Oddziaływanie dyslokacji z cząstkami

Umocnienie stopów cząstkami jest rezultatem oddziaływania cząstek z

dyslokacjami. Oddziaływanie zależy od wymiarów cząstek, ich wytrzymałości i

odległości między nimi. Wyróżnia się dwa mechanizmy oddziaływania

dyslokacji z cząstkami (rys. 6):

· cząstki są przecinane przez dyslokacje,

· cząstki są opasywane i omijane przez dyslokacje.

Wydzielenia koherentne zwłaszcza małe są przecinane przez dyslokacje

osnowy. Jeżeli wydzielenia nie mogą być ścięte, gdyż są na przykład zbyt

twarde, to dyslokacje opasują cząstki. Po dojściu dyslokacji do cząstki zostaje

ona w tym miejscu zatrzymana, ale między cząstkami może poruszać się

nadal, w wyniku czego następuje wygięcie się dyslokacji, a następnie

utworzenie pętli. Z chwilą powstania pętli dyslokacja uwalnia się i

przemieszcza dalej, podczas gdy cząstka z utworzoną na niej pętlą dyslokacji

stanowi bardziej efektywną przeszkodę dla ruchu następnych dyslokacji.

Do defektów powierzchniowych zalicza się również tzw. błędy ułożenia. W sieci RSC płaszczyzny najgęściej obsadzone atomami, czyli płaszczyzny typu {111}, są ułożone w sekwencji ABCABCABC jeżeli w tej sieci zostanie wprowadzone ułożenie płaszczyzn typowe dla sieci heksagonalnej zwartej (ABABAB) o identycznym wypełnieniu atomami, to takie zaburzenie układu płaszczyzn nazywamy błędem.

Błąd ułożenia powstaje przez usunięcie lub wprowadzenie do określonego obszaru kryształu fragmentu gęsto obsadzonej warstwy atomowej. Usunięcie części warstwy atomowej prowadzi do utworzenia tzw. błędu zgodnego, określanego również jako pojedynczy błąd ułożenia, natomiast wstawienie części warstwy atomowej prowadzi do powstania tzw. błędu niezgodnego -inaczej podwójnego. Błąd ułożenia jest zawsze oddzielony od reszty kryształu tzw. dyslokacją częściową- dyslokacja o wektorze Burgersa mniejszymi od wektora dyslokacji jednostkowej.

8.Ocena formowalności blachy przeznaczonej do głębokiego tłoczenia- anizotropia i jej rodzaje, wyznaczanie współczynnika Lankforda.

Zróżnicowna gęstość obsadzenia atomami poszczególnych kierunków i płaszczyzn krystalograficznych jest przyczyną zróżnicowania własności kryształu w zależności od kierunku ich badania – czyli anizotropii własności. W niektórych przypadkach występuje tendencja ustawienia poszczególnych ziaren w pewien zorientowany sposób. Takie uprzywilejowanie orientacje nazywane są teksturami. Tekstura krystalograficzna taśmy wpływa na rozkład odkształceń i płynięcie plastyczne podczas kształtowania wyrobów z taśmy. Spowodowaną teksturę anizotropii dzieli my na dwa rodzaje:

Odpuszczanie W celu uzyskania optymalnych własności wytrzymałościowych i

ciągliwości wyroby zahartowane są odpuszczane. Pierwsze stadium odpuszczania (w zakresie temperatury 100 ÷ 200oC) –

powstają węgliki przejściowe, a zawartość węgla w martenzycie zmniejsza

się znacznie i maleje tetragonalność martenzytu. Wydzielanie węglików przejściowych o dużej dyspersji powoduje znaczne

umocnienie stali, jednak zubożenie martenzytu w węgiel prowadzi do

znacznie większego jej zmiękczenia i dlatego wytrzymałość stali

odpuszczanych w tym zakresie temperatury maleje.

Drugie stadium odpuszczania (200 ÷ 350oC) –

następuje przemiana austenitu szczątkowego w ferryt i cementyt w wyniku

przemiany baintycznej. Występuje tylko w stalach o zawartości węgla większej

niż 0,4%C (przy mniejszych zawartościach węgla nie ma austenitu

szczątkowego, i nasila się ze wzrostem ilości węgla w austenicie). Przemiana

ta powoduje umocnienie stali.

Trzecie stadium odpuszczania (250 ÷ 400oC) –

następuje wydzielanie się cementytu, rozpuszczanie się węglików

przejściowych oraz dalsze zmniejszenie zawartości węgla w osnowie

martenzytycznej. Zarodkowanie i wzrost cementytu odbywa się kosztem

węglików przejściowych, następuje zubożenie osnowy w węgiel oraz możliwe,

dzięki rozpuszczeniu się węglików przejściowych, przegrupowanie się

dyslokacji. Wszystko to prowadzi do znacznego zmniejszenia wytrzymałości

stali.

Czwarte stadium odpuszczania (400 ÷ 727oC) –

zachodzi koagulacja i sferoidyzacja cząstek cementytu oraz rekrystalizacja

osnowy. Zwykle osnowa rekrystalizuje w sposób ciągły (in situ), a wzrost

podziarn zależy od szybkości koagulacji cząstek cementytu znajdujących się w

granicach podziarn. Nagrzanie zahartowanej stali do temperatury powyżej

727oC powoduje tworzenie się austenitu.