Пластическая деформация и рекристаллизация металлов. Сдвигово-дислокационный механизм пластической деформации. Изменение структуры и свойств при холодной и горячей деформациях.

Пластической деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений. Пл деф исп также как способ упрочнения Ме и способ получения опред структурного состояния. Различают объемную и поверхностную деф.

Пластичность – способность мат к пласт деф.

Мех-м пластич деф:

1) Диффузионный (при выс tº и выс напряж); 2)Сдвиговой ( t=0,3 - 0,4 tпл и выс напряж)

Сдвиг может быть: 1) скольжение; 2) двойникование; 3) межзеренное скольжение.

Основной способ реализации сдвига-скольжения, кот происходит путем перемещения дислокаций – сдвигово-дислокационный мех-м: при каждом перемещении дислокации на один шаг необходимо разорвать связь только между двумя рядами атомов, при дальнейшем движении дислокация пройдет всю плоскость скольжения и выйдет на поверхность зерна.

Пластич деф может быть: холодной ( t меньше 0,3 tпл), теплой (t=0,3 - 0,5 tпл), горячей (t больше 0,5 tпл).

Изменение ст-ры и св-в при холодной пластич деф:

1) Анизотропия ф-мы зерна; изм ориентация зерен – они вытягиваются в напр нагрузки

2) увелич плотности дислокаций; увелич конц вакансий; внутри зерен обр-ся субзерно с различной кристаллографич ориентировкой.

3) Упрочнение (наклеп), снижение пластичности, анизотропия св-в.

Изменение ст-ры и св-в при горячей обработке давлением:

1)При t больше t пр в сплаве также протекают процессы разупрочнения, что связано с динамической полигонизацией и рекристаллизацией. Дин полиг сопровождается увелич плотн дислокаций в субзернах, дин рекрист отличается тем, появившиеся рекрист-е зерна из-за продолжающ-ся деформации наклепываются.

Рекристаллизация – процесс фовмир-я и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.

1 стадия – первичная рекристаллизация (обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и в структуре не остается старых деформированных зерен.

2 стадия – собирательная рекристаллизация заключается в самопроизв росте одних рекрист зерен за счет соседних путем перемещ большеугловых границ.

Вторичная рекристаллизация – аномальный рост отдельных зерен.

Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления

,

Вольфрам, молибден – самые тугоплавкие Me. Если чистый Me - a » 0,2, механические смеси - a » 0,4, твёрдые растворы - a » 0,6, химические соединения - a » 0,8

Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации

С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются.

Билет 17

1. Возврат и рекристаллизация холоднодеформированных металлов и сплавов. Изменение структуры и свойств. Рекристаллизационный отжиг: выбор режима, назначение.

Рекристаллизация – процесс фовмир-я и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.

1 стадия – первичная рекристаллизация (обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и в структуре не остается старых деформированных зерен.

2 стадия – собирательная рекристаллизация заключается в самопроизвольном росте одних рекристалл. зерен за счет соседних путем перемещения большеугловых границ.

Вторичная рекристаллизация – аномальный рост отдельных зерен.

Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления

,

Вольфрам, молибден – самые тугоплавкие Me. Если чистый Me - a » 0,2, механические смеси - a » 0,4, твёрдые растворы - a » 0,6, химические соединения - a » 0,8

Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации

С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются.

При холодном деформировании (не выше 0,3Тпл) увеличиваются прочностные характеристики и понижается пластичность и ударная вязкость. Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно. Наклеп снижает пластичность металла.

Билет 18. Вопрос 1.

При высоких скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и растрескиванию.

Внутренние напряжения, уравновешиваемые в пределах макроскопических частей тела, называются напряжениями I рода. Они ответственны за искажение формы (коробление) и образование трещин при термообработке. Причинами возникновения напряжений являются:

• различие температуры по сечению изделия при охлаждении;
• разновременное протекание фазовых превращений в разных участках

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке.

Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.

Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину.

За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.

Билет 20. Вопрос 1

Точечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения и их влияние на физико-механические характеристики твердых тел. Механические свойства бездефектных кристаллов; нитевидные кристаллы.

Неоднородный химический состав и внешние условия вызывают дефекты кристаллической решетки. Выделяют дефекты трех типов:

1) точечные (вакансии, внедренные атомы);

2) линейные (краевые и винтовые дислокации);

3) объемные (микропоры, трещины, газовые пузырьки).

Точечные дефекты:

Вакансия – отсутствие атома в узле кристаллической решетки.

Внедренные атомы: а) чужеродный атом в узле кристаллической решетки; б) атом вне узла, в межузельном пространстве.

Линейные дефекты:

Дислокации: краевые – оборванный край атомной плоскости внутри кристаллической решетки; винтовые – условная ось внутри кристалл, относительно которой закручиваются атомные плоскости в процессе кристаллизации.

Объемные дефекты:

Возникают из-за влияния внешних условий кристаллизации или под действием внешних нагрузок. В результате несколько вакансий дают пору; несколько линейных дислокаций – трещину.

Влияние дислокаций на процесс деформирования кристалла.

Наличие дислокаций значительно облегчают движение атомных плоскостей друг относительно друга и способствует уменьшению предела прочности. В результате деформирования дислокации могут выходить за грани кристалла. Под действием значительных усилий в кристалле могут возникать новые дислокации, облегчающие деформирование кристалла (площадка текучести). Дислокации переплетаются.

Если дислокаций нет, то требуется значительное усилие, чтобы деформировать материал. Чем больше дислокаций, тем меньше усилие необходимое для деформации образца. Начиная с некоторой концентрации дислокаций деформация затрудняется, дислокации мешают движению друг друга. Возникает эффект упрочнения. Структура, возникающая при большом количестве мешающих друг другу дислокаций.

Реальные кристаллы имеют много дефектов, от которых зависят свойства материала.

Билет 10