3.1 Теорія деформаційного зміцнення

Деформація - зміна форми та розмірів, зумовлена дією зовніш­ніх та внутрішніх сил.

Пружна деформація передбачає після припинення дії зовнішньої сили відновлення форми та розмірів металу.

При пластичному деформуванні після усунення зовнішніх нава­нтажень форма не відновлюється (механізми пластичної деформації -ковзання, двійникування).

Системи легкого ковзання залежать від типу граток. Ковзання в металах відбувається за участю дислокацій, під дією напружень дис­локації пересуваються, відбувається їх взаємодія між собою, частин­ками фаз, домішками, межами зерен. Накопичення дислокацій є при­чиною підвищення міцності при пластичному деформуванні (рис.3.1).

Накопичення дислокацій в кристалі при збільшенні деформації є головною причиною деформаційного зміцнення. Для другої зони характерна залежність:

т = т0 + аОЬу[р

де то - напруження, що залежить від сил тертя між площинами гратки при руйнуванні; О - модуль зсуву;

а = (0,1.. .0,2) - залежить від типу кристалічної гратки металу; р - густина дислокацій, см-2 Ь - вектор Бюргерса,а, МПа 80 Г

 

60

40

20

II

III

О     2    4   6    8 д,%

I - зона нелінійного зміцнення (утворюється мало дисло­кацій, вони майже не взаємодіють );

II - зона лінійного зміцнення (в умовах взаємодії дислока­цій, кількість яких збільшується);

III - інтенсивність зміцнення зменшується (поряд з утво­ренням нових дислокацій, руйнуються бар'єри, що утвори-

лися на другому етапі)

Рисунок 3.1 - Діаграма "напруження - деформація"

Зсувне напруження тим більше чим вище густина дислокацій та модуль зсуву ( для монокристалу модуль зсуву залежить від напрямків [ІЛЛ¥]).

У випадку твердих розчинів зсувне напруження також є функці-

жить напруженню тертя граток, збільшується енергія, що втрачається для початку переміщення дислокацій.

У випадку полікристалів коефіцієнт деформаційного зміцнення та рівень напруження плинності вищі за ці показники для монокриста­лів. Особливості кривих деформаційного зміцнення полікристалів пов'язані з існуванням меж зерен та різною їх орієнтацією. Вже на по­чатковому етапі виникає значне зміцнення, зумовлене накопиченням дислокацій у примежових ділянках. Чим менший розмір зерен тим ін­тенсивніше відбувається зміцнення. У подальшому криві розтягування для полікристалів та монокристалів розташовуються паралельно. На цьому етапі швидкість зростання напружень в обох випадках майже не відрізняється.

Деформаційне зміцнення може бути використано лише до обме-

жених температур, оскільки перевищення температури початку рекрис-

талізації (Тпр) призводить до знеміцнення через рекристалізаційні про-

цеси. В металах технічної чистоти при температурах вище 0,3-0,35

інтенсивно розвивається полігонізація, вище 0,35-0,45 - рекристалі­зація, яка усуває нагартований стан.

Легуванням однофазних сплавів Тпр може бути збільшена до 0,5-0,6 Тпл. У випадку твердого розчину на основі ГЦК гратки нікелю легування кобальтом (Со), титаном (Ті), вольфрамом молібденом (Мо), хромом (Сг) сприяє підвищенню Т/.

Для старіючих сплавів Тпр підвищується до 0,55-0,7 Тпл .

Для сплавів з дисперсним зміцненням: (порошкова металургія) САП - Тпр = 0,75-0,85 ТШ.(А1). Для матеріалу (№ + 2%ТМ)2) -Тпр > 0,85 Тш (№).