Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Теоретическая и фактическая прочность




 

Использование теории дислокаций позволило объяснить большое расхождение между теоретической и фактической прочностью кристаллических тел.

Теоретическая прочность должна быть пропорциональна про­изведению сил межатомной связи на число атомов в сечении кри­сталла.

Расчетное усилие для смещения одной части кристалла отно­сительной другой оказалась на 2 – 3 порядка выше фактически затрачиваемого при пластической деформации металла. Так, теоретическая прочность железа составляет около 13000 МПа, а фактическая – всего 250 МПа.

 
 

Такое расхождение теоретической и фактической прочности объясняется тем, что деформация происходит не путем одновре­менного смещения целых атомных плоскостей, а за счет постепен­ного перемещения дислокаций. Влияние дислокаций на процесс пластической деформации рассмотрим на примере краевых дисло­каций (рис. 6). Пластический сдвиг является следствием посте­пенного перемещения дислокаций в плоскости сдвига. Распро­странение скольжения по плоскости скольжения происходит последовательно. Каждый элементарный акт перемещения дисло­кации из положения PQ в положение P'Q' совершается путем разрыва лишь одной вертикальной атомной плоскости Р'R по линии пересечения ее с плоскостью сдвига ММ. Для перемеще­ния дислокаций требуется значительно меньше усилие, чем для жесткого смещения одной части кристалла относительно другой в плоскости сдвига. При движении дислокации вдоль направления сдвига через весь кристалл происходит смещение верхней и ниж­ней его частей на одно межатомное расстояние. В результате пере­мещения дислокация выходит на поверхность кристалла и исче­зает. На поверхности остается ступенька скольжения.

В лекции о роли дислокаций Орован в качестве аналогии дви­жения дислокаций указывал способы перемещения таких пред­ставителей животного мира, как дождевой червь или змея. Они скользят по поверхности земли, последовательно перемещая участки своего тела. При этом участки, через которые прошла волна возмущения, восстанавливают исходную форму. В случае пластического сдвига позади переместившейся дислокации атом­ная структура верхних и нижних слоев совпадает, также восста­навливая свою исходную конфигурацию.

Дислокации легко перемещаются в направлении, перпендику­лярном экстраплоскости. Чем легче перемещаются дислокации, тем ниже прочность материала, тем легче идет пластическая деформация.

Таким образом, причиной низкой прочности реальных метал­лов является наличие в структуре материала дислокаций и других несовершенств кристаллического строения. Получение бездисло­кационных кристаллов приводит к резкому повышению сопроти­вления пластической деформации, т. е. к повышению прочности материалов.

Влияние искажений кристаллической решетки на прочность металлов приведена на рис. 7. Левая ветвь кривой соответствует созданию совершенных бездислокационных нитевидных кристал­лов (так называемых «усов»), прочность которых близка к теоре­тической.

При ограниченной плотности дислокаций и других искажений кристаллической решетки процесс сдвига происходит тем легче, чем больше дислокаций находится в объеме металла.

С ростом напряжений возрастает число источников дислокаций в металле и их плотность увеличивается. Помимо параллельных дислокаций возникают дислокации в разных плоскостях и напра­влениях. Дислокации воздействуют друг на друга, мешают друг другу перемещаться, происходит их аннигиляция (взаимное уни­чтожение) и т. д., что позволило Дж. Гордону образно назвать их взаимодействие в процессе пластической деформации «интимной жизнью дислокаций». С повышением плотности дислокаций их движение становится все более затрудненным, что требует уве­личения прилагаемой нагрузки для продолжения деформации. В результате металл упрочняется, что соответствует правой ветви кривой рис. 7.

Упрочнению способствуют и другие несовершенства кристал­лического строения, также тормозящие движение дислокаций. К ним относятся атомы растворенных в металле примесей и леги­рующих элементов, частицы выделений второй фазы, границы зерен или блоков и т. д. На практике препятствие движению дисло­каций, т. е. упрочнение, создается введением других элементов (легированием), наклепом, термической или термомеханической обработкой. Снижение температуры также препятствует свобод­ному перемещению дислокаций. При низких температурах проч­ность растет, а пластичность падает. Металл становится более прочным, но хрупким.

Таким образом, повышение прочности металлов и сплавов может быть достигнуто двумя путями: 1) получением металлов с более близким к идеальному строением кристаллической решетки, т. е. металлов, в которых отсутствуют дефекты кристаллического строения или же их число крайне мало; 2) либо, наоборот, уве­личением числа структурных несовершенств, препятствующих движению дислокаций.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 3527; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.007 сек.