Краткие теоретические сведения. Изменение размеров и формы тел под действием внешних сил называют деформацией

Изменение размеров и формы тел под действием внешних сил называют деформацией. Различают упругую и пластическую деформацию.

Упругой деформацией называют такую деформацию, влияние которой на форму и размеры тел полностью устраняются после прекращения действия внешних сил.

Пластическая деформация является результатом необратимых смещений атомов под действием внешних сил. В кристаллах такие смещения атомов происходят путем скольжения и двойникования. Скольжение и двойникование имеют дислокационный характер, т. е. происходят за счет перемещения дислокаций. Формирование структуры металла при обработке давлением происходит вследствие деформации каждого из кристаллитов. В поликристаллическом материале зерна ориентированы не одинаково и поэтому пластическая деформация не может протекать одинаково во всем объеме металла.

До деформации исходное зерно отожженного металла, как правило, имеет округлую равноосную форму (рис. 14.1 а).

а) б)

Рисунок 14.1 – Изменение формы зерна в результате пластической де­формации: а) до деформации, б) после деформации

Основное изменение формы кристаллитов (зерен) при пластичес­кой деформации состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения), образуя волокнистую или слоистую структуру (рис. 14.1 6). Образуется так называемая текстура деформации – преимущественная ориентация зерен в направлении внешних действующих сил.

С увеличением степени холодной деформации ε показатели сопротивления деформированию (предел прочности σ _в, предел теку­чести σ _т, твердость НВ) возрастают, а показатели пластичности (относительное удлинение δ и сужение ψ) снижаются (рис. 14.2). Это явление получило название наклеп. При деформации металла более 50-70 % его прочностные свойства могут увеличиться в 1, 5-3, 0 раза в зависимости от природы металла и вида обработки металла давлением.

Рисунок 14.2 – Зависимость механических свойств металла от степени холодной пластической деформации

Наиболее важное изменение внутреннего строения кристаллитов при деформации металла – увеличение плотности дислокаций (отношение суммарной длины дислокаций к объему металла). Если плотность дислокаций у хорошо отожженного металла равна 10⁶ – 10⁸ см^-2, то при больших степенях деформации она достигает 10¹¹ – 10¹² см^-2. Таким образом, одним из основных факторов, определяющих рост показателей сопротивления деформации и снижение показателей пластичности с увеличением степени холодной пластической деформации, является повышение плотности дислокаций.