Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Внутренние остаточные напряжения получаются в процессе быстрого нагрева или охлаждения металла вследствие неоднородного расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. Эти напряжения называют тепловыми или термическими. Кроме того, напряжения появляются в процессе кристаллизации, при неоднородной деформации, при тер-

Ллошст сдВиеа

Рис. 23 Схема упругой и пластической деформаций металла под действием напряжения сдвига т:

а - п рвоначальный кристалл; б-упругая деформация; в - увеличение упругой и пластической деформации, вызванных сколыкением при нагружеини, ббльшем предела упругости; г - напряжение, обусловливающее появление сдвига (после сдвига сохранилась остаточная деформация); д - образование двойника

мической обработке вследствие неоднородного протекания структурных превращений по объему и т. д. Их называют фазовыми или структурными.

Упругая деформация. Упругой называют деформацию, влияние которой на форму, структуру и свойства тела полностью устраняется после прекращения действия внешних сил. Упругая деформация не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах металла; под действием приложенной нагрузки происходит незначительное, полностью обратимое смещение атомов, или поворот блоков кристалла.

Пластическая деформация. При достижении касательными напряжениями предела или порога упругости .деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации. Часть же деформации, которую называюг пластической, остается.

Пластическая деформация в монокристаллах может осуществляться скольжением и двойникованием. Скольжение - смещение отдельных частей кристалла - одной части относительно другой происходит под действием касательных напряжений, когда эти

напряжения в плоскости и в направлении скольжения достигают определенного критического значения (рис. 23).

Скольжение протекает по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов, в которых сопротивление сдвигу наименьшее. Это объясняется тем, что расстояние между соседними атомными плоскостями наибольшее, т. е. связь ме>аду ними наименьшая.

рис. 24. Движение краевой дислокации с образованием ступеньки единичного сдвига на поверхности кристалла

В металлах с г. ц. к. решеткой, таких как у-железо, Си, А1 и др. (см. рис. 7), скольжение протекает по плоскостям октаэдра (111) ив направлении диагонали грани куба [НО]. В металлах с о. ц. к. решеткой (а-железо, Сг, Мо и др.) процесс скольжения наиболее легко осуществляется по плоскостям (110) и в направлении пространственной диагонали куба [111] (см. рис. 7). В металлах, имеющих гексагональную шют-ноупакованную решетку (Mg, Zn, Be и др.), скольжение идет по плоскости базиса (0001) и в направлении [2110].

Чем больше в металле возможных плоскостей и направлений скольжения, тем выше его способность к пластической деформации.

Однако скольжение (сдвиг) не следует представлять как одновременное передвижение одной части кристалла относительно другой. Такой жесткий или синхронный сдвиг (рис. 23) потребовал бы напряжений, в сотни или даже тысячи раз превышающих те, при которых в действительности протекает процесс деформации.

Скольжение осуществляется в плоскости скольжения в результате перемещения в кристалле дислокаций (рис. 24). Так же смещаются атомы не

только б плоскости чертежа, но и бо всех атомных слоях, параллельных этой плоскости.

Перемещение дислокаций через весь кристалл приводит к сдвигу соответствующей части кристалла на одно межатомное расстояние (рис. 24), при этом справа на поверхности кристалла образуется ступенька. Дислокации в кристаллической решетке могут двигаться по плоскости скольжения при очень малых напряжениях сдвига. Следует иметь в виду, что перемещение дислокаций, образовавшихся в процессе кристаллизации, ограничено. Большие деформации возможны только тогда, когда движение этих дислокаций в процессе пластической деформации вызывает появление или размножение большого количества новых дислокаций.

При высоких степенях деформации их плотность достигает 10-10 см""" вместо 10®-10* см~ до деформации.

Силовые (упругие) поля дислокаций взаимодействуют между собой. Если дислокации, расположенные в одной плоскости скольжения, имеют одинаковый знак, то они отталкиваются одна от другой; если дислокации разного знака, то они взаимно притягиваются. Сближение дислокаций разного знака приводит к их взаимному уничтожению (аннигиляции).

Дислокации, движущиеся в деформированном металле, порождают большое число дислоцированных атомов и вакансий.

Пластическая деформация металлов с плотноупако-ванными решетками К12 и Г12, кроме скольжения, может осуществляться двойникованием, которое сводится к переориентировке части кристалла в положение, симметричное по отношению к первой части относительно плоскости, называемой плоскостью двойни кования (см. рис. 23, д). Двойнико-вание подобно скольжению сопровождается прохождением дислокаций сквозь кристалл.

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ. Пластическая деформация поликристаллического металла протекает аналогично деформации монокристалла путем сдвига (скольжения) или двойникования. Формоизменение металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. При