Как изменяется строение металла в процессе пластического деформирования?

В процессе деформирования зерна поворачиваются и перемещаются друг относительно друга — происходит межкристаллитная деформация (см. рис. 2.3, б). При разворотах у все большего числа зерен плоскости скольжения получают направление под углом 45 ⁰ к действию силы Р ив них также интенсивно развивается пластическая деформация. Таким образом заготовка пластически деформируется в целом. В процессе холодной пластической деформации в металле возникают дополнительные дислокации, образуются осколки кристаллитов, которые, затрудняя дальнейшую деформацию, вызывают увеличение прочности и твердости металла, уменьшение пластичности и изменение его физических и химических свойств. Так, электросопротивление и химическая активность увеличиваются, магнитная проницаемость и теплопроводность уменьшаются. Совокупность изменений механических, физических и химических свойств металла в результате пластической деформации называется наклепом или упрочнением.

Кроме того, после холодной пластической деформации кристаллографические плоскости зерен будут иметь одинаковые направления. Такая структура называется текстурой деформации; она характеризуется анизотропией (неравенством) механических свойств в различных направлениях.В процессе пластической деформации одновременно с образованием строчечной структуры и текстуры деформации металл приобретает также волокнистое строение. Оно наблюдается в виде тонких полос, представляющих собой вытянутые в направлении наибольшего течения металла неметаллические включения или зоны металла, содержащие повышенное количество примесей. Если строчечная структура может быть обнаружена только под микроскопом, то волокнистое строение наблюдается невооруженным глазом. Очевидно, что однородный металл, в котором отсутствуют примеси, после деформации не будет иметь волокнистого строения.При вполне определенной для каждого металла максимальной пластической деформации в нем возникают микропоры и микротрещины, которые развиваются, растут и приводят к разрушению металла. Таким образом, для каждого металла существует предельно допустимая пластическая деформация, которая характеризует его пластические свойства. Как показывают исследования, последние зависят от условий нагружения (сжатия, растяжения), степени и скорости деформации и др.На производстве большинство металлов и сплавов обрабатывают давлением в предварительно нагретом состоянии, поскольку с увеличением температуры пластичность металла увеличивается, а сопротивление деформированию снижается. В зависимости от температуры обработки пластическая деформация может быть холодной, неполной горячей и горячей.В отличие от холодной пластической деформации,подробно рассмотренной выше, при неполной горячей пластической деформации происходят частичное восстановление искаженной кристаллической структуры и уменьшение остаточных напряжений в металле. Объясняется это некоторым повышением активности атомов, поскольку рассматриваемая деформация осуществляется при повышенной температуре — примерно при Т = (0,25... 0,3) Г_пл, где Тцп — температура плавления металла. Следует отметить, что при неполной горячей пластической деформации металл, хотя и в меньшей степени, чем при холодной, но все же несколько упрочняется и приобретает строчечную и волокнистую структуру. 18Горячая пластическая деформация характеризуется тем, что в деформируемом металле протекает процесс р е- кристаллизации — возникновения и роста новых равноосных зерен с неискаженной кристаллической структурой взамен деформированных. Рекристаллизация полностью ликвидирует строчечную структуру и упрочнение металла, деформированного в холодном состоянии.

23. Теоретический предел прочности — величина предельных напряжений, полученная расчетным путем исходя из свойств межатомных связей в кристаллической решетке материала. Как правило, теоретическая прочность превышает практическую (полученную из испытаний) на несколько порядков. Например, теоретический предел прочности железа равен 56ГПа, тогда как практический — 280МПа. Основная причина этого отличия — дефекты кристаллической решетки, вызывающие микроконцентрацию напряжений. Приближение практической прочности материала к ее теоретическому пределу возможно двумя путями: улучшением технологического процесса с целью снижения числа дефектов кристаллической решетки и используя масштабный эффект, то есть увеличение среднестатистического предела прочности нити (стержня) при уменьшении площади поперечного сечения. Масштабный эффект используется в волокнистых композитах, например стеклопластике, который представляет собой каркас из стеклянных нитей, сцепленных эпоксидной смолой