Obraz10 (2)

244 10. Umocnienie materiałów

Rys. 10.10. Odkształcenie monokryształu: a) sprężyste, b) plastyczne przez poślizg, c) plastyczne przez

bliźniakowanie

W metalu polikrystalicznym odkształcenie w początkowej fazie przebiega selektywnie: odkształceniu ulegają pojedyncze ziarna, w których systemy łatwego poślizgu są najkorzystniej zorientowane w stosunku do kierunku działającego obciążenia. W miarę wzrostu obciążenia uruchamiane są poślizgi w innych, mniej korzystnie zorientowanych systemach, obejmując coraz większą liczbę ziarn. Naprężenie umożliwiające poślizgi we wszystkich ziarnach odpowiada makroskopowej granicy plastyczności R_e polikryształu. Poślizgi istniejących w metalu jak i generowanych przez źródło Franka-Reada dyslokacji są blokowane na różnych przeszkodach, jak: progi dyslokacji, bariery Lomera-Cottrella, granice ziarn. Toteż w miarę postępu odkształcenia obserwuje się umocnienie materiału. Opór przeciw dalszemu odkształceniu może nawet przekroczyć wytrzymałość na rozciąganie, co objawia się pojawianiem się pęknięć.

Efektem odkształcenia plastycznego jest więc wzrost gęstości dyslokacji o 2 h- 6 rzędów oraz ich zablokowanie — umocnienie odkształceniowe materiału. Wielkość umocnienia zależy od struktury krystalicznej.

Analiza, na przykładzie monokryształu o strukturze RSC (Al), przebiegu umocnienia jako zmiany krytycznego naprężenia stycznego [wzór (10.8)] w zależności od odkształcenia postaciowego (rys. 10.11) wykazuje wyraźne trzy stadia zjawiska.

I stadium, łatwego poślizgu, charakteryzuje mała i w przybliżeniu stała szybkość umocnienia. W tym stadium poślizgi zachodzą w uprzywilejowanych systemach. Następuje wzrost gęstości dyslokacji, ale bez powiększania się liczby przecięć linii dyslokacyjnych. Mała szybkość umocnienia tłumaczy zbliżanie się w sąsiednich płaszczyznach różnoimiennych dyslokacji.

Rys. 10.11. Umocnienie monokryształów Cu, Fe, Mg

II stadium, szybkiego umocnienia, charakteryzuje duża i stała praktycznie jybkość umocnienia. Następuje uruchamianie poślizgów i generowanie dyslokacji

systemach mniej korzystnie zorientowanych. W wyniku oddziaływania dyslokacji

różnych systemach poślizgów tworzą się liczne bariery hamujące poślizgi: bariery .omera -Cottrella, progi dyslokacji. Szybkie umocnienie tłumaczy gwałtowny wzrost izby dyslokacji zakotwiczonych i znaczne naprężenia wzajemnego oddziaływania dyslokacji.

III stadium, zdrowienia dynamicznego, charakteryzuje malejąca szybkość umoc-Koia. Poślizgom podlegają głównie dyslokacje śrubowe, a ich wzajemne przecięcia worzą progi w postaci zakotwiczonych dyslokacji krawędziowych. Progi te hamują silizgi innych dyslokacji śrubowych i powodują ich poślizgi poprzeczne, co jest szpośrednią przyczyną zmniejszania szybkości umocnienia. Istotą tego stadium są schodzące równolegle z umocnieniem przeciwstawne procesy zdrowienia dynamicznego ułatwiające odkształcenie. Sprowadzają się one do zmniejszania gęstości dyslokacji przez anihilację oraz „rozładowywanie” spiętrzeń dyslokacji przez poślizg poprzeczny dyslokacji śrubowych i wspinanie dyslokacji krawędziowych. Te ostatnie jawiska o charakterze dyfuzyjnym (aktywowane cieplnie) ułatwia wzrost tempe-■Utury.

Monokryształy o strukturze RPC (A2) wykazują głównie III stadium, a o struk-tee HZ (A3) — I stadium umocnienia.

Metale polikrystaliczne wymagają w porównaniu z monokryształami większych Sprężeń do wywołania odkształcenia (umacniający wpływ granic ziarn), ale ^acniają się znacznie szybciej. Obie wymienione cechy polikryształów potęgują się ⁴ zmniejszaniem wielkości ziarna. Wykazują głównie III stadium, zdrowienia fynamicznego. Oddziaływanie między dyslokacjami w różnych systemach poślizgów ^iednich ziarn powoduje bowiem praktyczny zanik obu pierwszych stadiów Mocnienia.

Równoczesne występowanie kilku systemów poślizgów w polikryształach prowa-

do nierównomiernego rozkładu dyslokacji, a przy dużych odkształceniach — do [korzenia struktury komórkowej, w której wolne od dyslokacji obszary o wymia-