Obraz19 (2)

242 10. Umocnienie materiałów 243 10.1. Materiały ciągliwe

Zależność umocnienia od czasu starzenia przedstawiono na rys 10 jąc Poglądowo poszczególne stadia przemiany i dominujące 'w tv mechanizmy. sta<jj_a

10.1.4. Umocnienie dyspersyjne

Umocnienie dyspersyjne jest bardzo zbliżone do wydzieleniowego p_oHi materiały zawierające wydzielenia twardej fazy - nieodkształcalne - • ^{ą mu}

rozmiarach w porównaniu z wydzieleniami z przesyconego roztworu° ^W‘^?kszych

Dla umocnienia dyspersyjnego średni zakres odległości między źróHł naprężeń wynosi A » r, przy którym, zgodnie z wyjaśnieniem Orowana ' ^PÓ1poślizgu poszczególne odcinki linii dyslokacji przemieszczają się między ?^asiemi, pozostawiając wokół nich zamknięte pętle (rys. 10.3c). Jest to możliwi '*' odległość między wydzieleniami jest duża w stosunku do „giętkości” linii dyslc^¹'

Naprężenie konieczne do wygięcia linii dyslokacji w półokrąg ₀ średn^' d równej odstępowi między wydzieleniami A zgodnie z (8.24) po podstawić r = 4/2 przybiera postać: ' ^mu

A ' l¹⁰-⁷)

Poślizg pewnej liczby dyslokacji pozostawia wokół wydzieleń odpowiednią liczbę pętli. Między mmi (dyslokacje jednoimienne) pojawia się naprężenie „wsteczne” powiększające szybkość umocnienia. Wyniki doświadczalne potwierdzają dobrze teorię Orowana dla wydzieleń kulistych.

Umocnienie dyspersyjne ograniczone jest do specjalnych materiałów o strukturze odpowiadającej wymaganiom. Wśród nich wyróżnia się:

- stopy wewnętrznie utlenione (materiały stykowe dla elektrotechniki), np. roztwory stałe Si albo Al w Cu oraz Al albo Mg w Ag, wyżarzone w atmosferze tlenu, w celu utlenienia atomów rozpuszczonych w roztworze,

— specjalne materiały otrzymywane metodami metalurgii proszków, np. proszek aluminium spiekany z A1₂0₃ albo proszek niklu spiekany z Th0₂.

Spośród innych metod umacniania, realizowanych zabiegami obróbki cieplnej, umocnienie martenzytyczne będzie omówione w punkcie 12.4.

10.1.5. Umocnienie odkształceniowe

Materiały metaliczne zalicza się do elastoplastycznych, tzn. podlegający^ odkształceniom przy obciążeniach małych - chwilowym, sprężystym, a pM obciążeniach dużych - trwałym, plastycznym. Graniczną wartość dla walcowego

Rys. 10.9. Rozkład naprężeń w rozciąganym monokrysztale walcowym

monokryształu wyprowadza prawo Schmida jako tzw. krytyczne naprężenie styczne działające w systemie łatwego poślizgu (rys. 10.9) _

x_k = oj. sin a cos a cos cp, ^ i, (10.8)

sdzie o_r jest naprężeniem rozciągającym normalnym do płaszczyzny poślizgu, i - kątem nachylenia płaszczyzny łatwego poślizgu do kierunku działania obciążenia, ę — kątem nachylenia kierunku łatwego poślizgu do osi płaszczyzny łatwego

i poślizgu.

Naprężenia t < x_k wywołują odkształcenia sprężyste, a i > z_k - odkształcenia

^: plastyczne. . . .

Odkształcenie sprężyste kryształu polega na sprężystym odkształceniu sieci

przestrzennej (rys. lO.lOa). Wychylenia atomów z położeń równowagi powiększają energię kryształu, a po usunięciu naprężenia tendencja do zmniejszenia energii powoduje powrót atomów do położeń równowagi — zanik odkształcenia.

Odkształcenie plastyczne polega na trwałym przesunięciu części kryształu względni pozostałej (rys. 10.1 Ob), jako_f efekt poślizgu dyslokacji. W obu częściach kryształu atomy pozostają w niezmienionych konfiguracjach, toteż energia kryształu nie ulega zmianie. Brak bodźca energetycznego sprawia, że odkształcenie me zanika P° usunięciu obciążenia.

Odkształcenie plastyczne polega również na trwałym skręceniu — bliźnia owa-niu - _części kryształu względem pozostałej (rys. lO.lOc). 1 w tym przypadku w obu ^ściach kryształu atomy pozostają w swoich położeniach równowagi, nie zmieniane energii kryształu. Bliźniakowanie, w odróżnieniu od poślizgu, zmienia jednak °^rientację krystalograficzną bliźniaka w stosunku do pozostałej części kryszta u. ^P°mimo niewielkiego udziału wpływ bliźniakowania na całkowitą wartość odkształca jest znaczny, ponieważ zmiana orientacji bliźniaków stwarza warunki uruchamiania poślizgów w nowych płaszczyznach.