1. Istota odkształcenia plastycznego metali przez poślizg.

Odkształcenie przez poślizg ma ścisły związek z budową krystaliczną metali. Polega na ruchu dyslokacji, wywołującym wzajemne przemieszczenia się fragmentów kryształu wzdłuż określonych płaszczyzn krystalograficznych, zachodzi zwykle w płaszczyznach najgęściej obsadzonych atomami, zwanych płaszczyznami poślizgu i w określonych kierunkach krystalograficznych, najgęściej obsadzonych atomami, zwanych kierunkami poślizgu. W monokrysztale płaszczyzny należące do jednego systemu poślizgu są względem siebie równoległe. W miarę wzrostu stopnia odkształcenia zwiększa się gęstość aktywnych płaszczyzn poślizgu, czyli maleje odległość miedzy nimi.

2. Co to jest poślizg i ile systemów zawiera sieć A1, A2 i A3?

Poślizg - ruch dyslokacji, wywołujący wzajemne przemieszczanie się fragmentów kryształu wzdłuż określonych płaszczyzn krystalograficznych, zachodzi zwykle w płaszczyznach najgęściej obsadzonych atomami, zwanych płaszczyznami poślizgu i w określonych kierunkach krystalograficznych, najgęściej obsadzonymi atomami, zwanych kierunkami poślizgu.

W sieci A1 jest 12, w sieci A2 jest 12 a w sieci A3 jest 3.

3. Wymień płaszczyzny i kierunki krystalograficzne poślizgu w sieci A1, A2 i A3.

A1 - płaszczyzna {111} kierunek <110>. A2 płaszczyzna {011} kierunek <111>. A3 płaszczyzna {0001} kierunek <11-20>

- wtórne systemy poślizgu

4. Co to jest krytyczne naprężenie styczne i od czego zależy?

Krytyczne naprężenie poślizgu to najmniejsze naprężenie styczne działające w płaszczyźnie poślizgu, które powoduje uruchomienie dostatecznie dużej liczby dyslokacji, tak aby odkształcenie plastyczne mogło być już mierzone.

Odkształcenie plastyczne rozpocznie się, gdy składowa τ_p osiągnie wartość τ_kr.

Dla czystych wyżarzanych monokryształów:

τ_kr=10^-4-10^-5 G

Zn (HZ) - 0,3 MPa, Ag, Au (RSC) - 0,4-0,7 MPa, Al. ,Cu (RSC) - 0,55-1 MPa, Ni (RSC) - 3,3-7,5 MPa, Fe (RPC) - 15 Mpa.

5. Istota procesu bliziniakowania.

Jest najbardziej złożonym mechanizmem przemieszczenia atomów z obrotem szeregu atomów o pewien kąt w kierunku przesunięcia. Bliźniaki powstają najczęściej wówczas, gdy z jakiś powodów przesunięcia atomów napotykają na przeszkody, powstaje wtedy uskok sieci krystalicznej synetrycznie względem obu położonych wokół niego nieodkształconych części kryształu. Łatwo zachodzi w sieci A1 i A3

Odkształcenie przez bliźniakowanie następuje przez zarodkowanie i wzrost zarodków. Mechanizm odkształcenia przez bliźniakowanie wynika z rys.

Poślizg występuje w wielu płaszczyznach równoległych do płaszczyzny bliźniaczej K₁ w kierunku zbliźniaczenia η₁, przy czym przemieszczenie kolejnych warstw atomowych na każdej następnej płaszczyźnie zwiększa się proporcjonalnie do jej odległości od płaszczyzny bliźniaczej K₁. Należy zwrócić uwagę na to, że przemieszczanie 2-2' stanowi ułamek odległości międzyatomowej 4-4' na kierunku η₁ (1/3); takie przemieszczenie dają dyslokacje cząstkowe - np. w sieci A1 o wektorze Burgera b=1/6 [112].

6. Różnica między poślizgiem i bliźniakowaniem.

Między odkształceniem przez poślizg a odkształceniem przez bliźniakowanie istnieją następujące różnice:

1. przy poślizgu orientacja wzajemnie przemieszczających się części kryształu nie ulega zmianie, natomiast po utworzeniu bliźniaka jego orientacja jest różna od osnowy kryształu i w konsekwencji powstają granice bliźniacze;

2. przy poślizgu przemieszczenie atomów zachodzi w jednej płaszczyźnie (płaszczyźnie poślizgu), przy bliźniakowaniu natomiast w wielu płaszczyznach, równoległych do płaszczyzny bliźniaczej, i jest tym większe, im dalej płaszczyzna poślizgu jest oddalona od granicy bliźniaczej;

3. odkształcenie postaciowe przy bliźniakowaniu jest znacznie większe niż przy poślizgu;

4. naprężenie styczne, konieczne do wywołania poślizgu, jest znacznie mniejsze niż do bliźniakowania;

5. odkształcenie przez poślizg zachodzi we wszystkich metalach,podczas gdy bliźniakowanie jest uprzywilejowane w metalach o sieci A3 i sieciach o niższej symetrii, a w metalach o sieci A2 odgrywa niewielką rolę;

6. poślizgowe odkształcenie zachodzi łatwiej w wyższych temperaturach, natomiast bliźniakowanie w niższych.

7. Narysować i zinterpretować krzywe rozciągania monokryształów o sieci A1 iA3.

Krzywa a odnosi się do kryształu o sieci A1, w którym na początku działał system poślizgu (kąty Θ i Φ były równe 45^o), krzywa b do kryształu o sieci A1, w którym od początku działało kilka systemów poślizgu (np. z osią równoległą do <100>); krzywa c jest typowa dla kryształu o sieci A3, w którym płaszczyzna poślizgu (0001) i kierunek poślizgu [1120] są nachylone pod kątem 45^o do siły F.

8. Specyfika odkształcenia polikryształów w porównaniu z monokryształami.

W polikryształach każde ziarno stanowi kryształ inaczej zorientowany względem sąsiadów sąsiadów względem działającyh na próbkę naprężeń. Jednocześnie otoczenie ziarna przez inaczej zorientowane sąsiednie ziarna uniemożliwia jego swobodne odkształcenie. Nawet ziarna korzystnie zorientowane do zajścia łatwego poślizgu nie mogą się odkształcać bez odkształcenia ziarn sąsiednich. Dlatego istotna rolę odgrywa w tym przypadku wielkość ziarn.

9. Mechanizmy odkształcenia plastycznego na gorąco.

Są dwa mechanizmy odkształcenia plastycznego metali, które tradycyjnie nazywamy odkształceniem przez poślizg i bliźniakowanie.

Poślizg polega na ruch dyslokacji, wywołującym wzajemne przemieszczanie się fragmentów kryształu wzdłuż określonych płaszczyzn krystalograficznych, zachodzi zwykle w płaszczyznach najgęściej obsadzonych atomami, zwanymi płaszczyznami poślizgu i w określonych kierunkach krystalograficznych, najgęściej obsadzonych atomami, zwanymi kierunkami poślizgu. W monokrysztale płaszczyzny należące do jednego systemu poślizgu są względem siebie równoległe. W miarę wzrostu stopnia odkształcenia zwiększa się gęstość aktywnych płaszczyzn poślizgu, czyli maleje odległość między nimi.

Bliźniakowanie polega na nagłym, poślizgowym odkształceniu zachodzącym w małym, ale ściśle ograniczonym przez granice bliźniacze obszarze sieci, wywołane przez dyslokacje cząstkowe, które przemieszczają atomy o części ppi.

10. Co to jest nadplastyczność metali?

Nadplastyczność - zdolność metali i ich stopów do dużych odkształceń plastycznych. Charakterystyczną cechą stopu odkształcanego nadplastycznie jest brak tworzenia się szyjki. Wyróżnia się dwa główne czynniki warunkujące zaistnienie zjawiska nadplastyczności:

Temperatura - nadplastyczność zachodzi dla temperatury 0,4T_top.

Wielkość ziarna - ziarno musi wynosić co najwyżej 10 µm.

Dla stopów tytanu maksymalne wydłużenie przekracza 2000 %. Przykładowo dla stopu TiAl6V4 wydłużenie wynosi 2100 % dla ziarna o wielkości 2 µm i temperatury 850 °C.

Zjawisko nadplastyczności wyjaśnione jest występowaniem następujących procesów w trakcie odkształcania:

- pełzanie dyfuzyjne

- poślizg po granicach ziarn z procesami akomodującymi, głównie z akomodującym oddziaływaniem poślizgu dyslokacyjnego.

11. Co nazywamy zgniotem i jak obliczamy jego wielkość?

Zgniotem nazywamy zmiany własności fizycznych i mechanicznych metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem plastycznym na zimno, tzn. poniżej ok. 0,4Ttop, ale także potocznie odkształcenie wywołujące stan zgniotu. Oznacza to, że w przypadku metali niskostopowych (Sn, Cd, Pb) zgniot zachodzi w temp. Niższej od pokojowej. Zmiany własności wywołane zgniotem nasilaja się ze wzrostem wielkości odkształcenia.

Miara zgniotu jest wielkośc odkształcenia (względne odkształcenie) wyrażana w procentach lub rzeczywiste (logarytmiczne) odkształcenie. Względne odkształcenie może być określane w dwojaki sposób: albo jako względne wydłużenie E=(„delta”l/lo)*100% lub wzgledna redukcja przekroju E=(„delta”S/So)*100% gdzie: „delta”S i L - odpowiednio, przyrost długości lub wielkośc redukcji przekroju, lo i So - dł. Poczatkowa i przekrój początkowy. Odkształcenie rzeczywiste def. Wzór:
gdzie L1 - dł. Koncowa lub chwilowa.

12. Jaki jest wpływ zgniotu na własności mechaniczne?

Zgniot zwieksza twardość twardość wytrzymałość na nazciaganie oraz granicę plastyczności, a zmniejsza własności plastyczne: wydłużenie i przewężenie.

13. Jakie przemiany zachodzą w wyniku wyżarzania materiału po zgniocie?

14. Istota procesu zdrowienia i poligonizacji.

15. Istota procesu rekrystalizacji.

Rekrystalizacja prowadzi do drastycznej redukcji gęstości defektów, do powstania

regularnych, dużych ziaren a także nowej, charakterystycznej tekstury krystalograficznej.

Istotą procesu jest pojawienie się zarodków nowych ziaren w obrębie odkształconej osnowy

(materiału po odkształceniu). Zarodki te szybko rozrastają się, dając początek nowym

ziarnom i pochłaniają otaczający je odkształcony materiał.

16. Czynniki wpływające na temperaturę rekrystalizacji.

Temperatura rekrystalizacji. Najniższa temperatura, w jakiej zachodzi proces

rekrystalizacji, nazywana jest temperaturą rekrystalizacji. Temperatura ta jest charakterystyczna

dla danego metalu lub stopu i zależy głównie od dwóch czynników:

a) od uprzedniego stopnia odkształcenia plastycznego, tj. im wyższy był jego stopień, tym

niższa będzie temperatura rekrystalizacji; b) od czystości metalu.

Ad.a

Wielkość odkształcenia plastycznego określa ilościowo tzw. stopień odkształcenia

plastycznego q, który np. dla walcowania można wyrazić jako procentową zmianę przekroju

materiału.

Q= (So- S1)\ So *100%

gdzie :

So - przekrój początkowy

S1 - przekrój końcowy

Ad.b

Porównując temperaturę rekrystalizacji z temperaturą topnienia dla różnych metali można

stwierdzić, że zachodzi pomiędzy nimi prosta proporcjonalność. Dla metali technicznie czystych

w przypadku dużych odkształceń plastycznych występuje zależność

Tr = 0,3 ÷ 0,4 Ttop

gdzie: Tr — temperatura rekrystalizacji,

Ttop — bezwzględna temperatura topnienia.

Temperatura rekrystalizacji dla stopów jest wyższa niż dla metali technicznie czystych i w

niektórych przypadkach dochodzi do 0,8 Ttop.. Natomiast dla metali o wysokiej czystości

temperatura rekrystalizacji jest bardzo niska i wynosi 0,1 ÷ 0,2 Ttop . Wartości te są słuszne w

przypadku dużych stopni odkształcenia plastycznego, natomiast dla małych odkształceń

plastycznych mogą być znacznie wyższe.

17. Od czego zależy wielkość ziarna po rekrystalizacji?

Wielkość ziarna po rekrystalizacji zależy od dwóch czynników: a)stopnia zgniotu b)temperatury wyżarzania rekrystalizującego. Im większy zgniot tym ziarno mniejsze. Im temp rekrystalizacji wyższa tym ziarno większe.

18. Co jest siłą napędową rekrystalizacji i rozrostu ziarna?                 

Główną siłą napędową jest napięcie powierzchniowe granic ziaren. Siłą napędową tego procesu jest dążenie układu do zmniejszenia energii powierzchniowej granic ziarn poprzez wzrost przeciętnej wielkości ziarna w czasie.

19. Czynniki hamujące rozrost ziarna.

Do czynników hamujących migrację granic ziarn należą domieszki rozpuszczone w metalu i obecność obcych faz, zwłaszcza o wielkości dyspersyjnej, a także porów. W cienkich blachach migrację granic ziarn hamują tzw. Rowki termiczne tworzące się w wysokiej temperaturze w miejscu wyjścia granicy na powierzchnię. Czynnikiem hamującym jest też obecność w materiale tekstury, ze względu na to, że migracja granic zachodzi z trudem, gdy różnica orientacji ziarn jest niewielka. Jeśli w strukturze są obecne bliźniaki, będą one hamować rozrost ziarn, gdyż koherentne granice bliźniacze cechuje mała ruchliwość.

20. W jakich warunkach zachodzi rekrystalizacja dynamiczna?

Rekrystalizacja dynamiczna zachodzi jednocześnie z odkształceniem lub z niewielkim opóźnieniem, co występuje podczas obróbki plastycznej na gorąco, np. walcowania, kucia, prasowania; w wyższych temperaturach w metalach o niskiej EBU.

21. W jakim celu stosuje się wyżarzanie rekrystalizujące?

Wyżarzanie rekrystalizujące - polega na nagrzaniu uprzednio zgniecionej stali do temp nieco wyższej od temp początku rekrystalizacji wygrzaniu w tej temp i chłodzeniu. Zabieg ten stosuje się do materiału uprzednio poddanego przeróbce plastycznej na zimno i ma na celu usunięcie skutków zgniotu.

- 5 -

---