4281541233

Bogumiła Kużnicka, Albrecht Ziller, Materiałoznawstwo Opracowanie zwarte, tylko do użytku studentów kierunku MiBM, Politechniki Wrocławskiej

(4-2)

w którym: g - stopień odkształcenia plastycznego, So - przekrój początkowy wyrobu, Sk - przekrój końcowy wyrobu.

Umocnienie i towarzyszące mu zmiany właściwości metalu zachodzące na skutek odkształcenia plastycznego są rezultatem wzrostu ilości defektów struktury (rys. 4-13): wakansów, a przede wszystkim gęstości dyslokacji (od 10⁶— 10⁸ cm'² do 10ⁿ-10¹² cm'²) i ich zablokowania. Poszczególne typy defektów niejednakowo wpływają na różne właściwości metali. Wzrost koncentracji wakansów powoduje wyraźne zwiększenie oporności elektrycznej, ale w znacznie mniejszym stopniu niż umocnienie roztworowe. Z kolei wzrost gęstości dyslokacji powoduje podwyższenie twardości, granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie materiału, przy jednoczesnym obniżeniu parametrów właściwości plastycznych: wydłużenia, przewężenia i udarności. Odkształcenie plastyczne jest związane, jak już zaznaczono, z ruchem dyslokacji, toteż wystąpienie zjawiska utwardzenia oznacza, że w odkształconym metalu następuje wzrost oporu dla ruchu dyslokacji. Opór ten rośnie w miarę wzrostu gęstości dyslokacji, które blokują się wzajemnie. W konsekwencji powoduje to obniżenie plastyczności i umocnienie materiału.

Wskutek odkształcenia plastycznego i związanych z nim poślizgów dyslokacji w poszczególnych ziarnach, następuje pewne wydłużenie równoosiowych ziaren w kierunku odkształcania (w przypadku małych stopni odkształcenia). Duże stopnie odkształcenia powodują powstanie struktury włóknistej, charakterystycznej dla drutów i blach (patrz rys. 4-12, rozdz. 4.2.) - struktury o silnej anizotropii.

4. 3. 3. Umocnienie granicami ziaren

Najważniejszym czynnikiem metalurgicznym powodującym umocnienie metali są granice ziaren. Orientacja krystalograficzna ziaren w metalach jest przypadkowa, wobec tego systemy łatwego poślizgu (płaszczyzny i kierunki gęsto wypełnione atomami) w poszczególnych ziarnach są również przypadkowo zorientowane (patrz rys.4-11). Granica ziarna jest obszarem silnie zdefektowanym. Przemieszczenie się dyslokacji przez takie obszary jest niemożliwe. Z tego powodu granice ziaren skutecznie blokują poślizgi dyslokacji. Na granicach tworzą się spiętrzenia dyslokacji i dopiero odpowiednio duży przyrost naprężenia umożliwia uruchomienie nowego systemu poślizgu po drugiej stronie granicy (w innym ziarnie). Działanie umacniające granic ziaren potęguje się ze zmniejszeniem wielkości ziarna. Wpływ wielkości ziarna na granicę plastyczności określa opracowana doświadczalnie niezależnie przez Halla i Petc ha zależność:

R_e=R₀+kd‘^    (4-3)

w której: Rq - granica plastyczności dla monokryształu, k - stała materiałowa, d -średnia wielkość („średnica”) ziarna.