Структурообразования при пластической деформации металлов

В любой термодинамической системе внутренние напряжения, на пер­вый взгляд, распределены случайным образом, стохастически. В металлах эти напряжения создаются дефектами кристаллического строения – вакансиями, дислокациями, границами и их совместными образованиями. Эти напряжения могут быть выявлены экспериментально, например – при взаимодействии поверхности металла с химическими реактивами или тонкой фольги с потоком ускоренных электронов. Результатом этого взаимодействия, которое происходит с разной интенсивностью для субмикрообъемов, различно «заряженных» упругой энергией присутствующих там де­фектов кристаллического строения, являются избирательное травление или дифракция электронов. В итоге на поверхности металлографического шлифа или на экране электронного микроскопа формируется картина распределения этих дефектов на поверхности либо в объеме фольги. Эту кар­тину мы называем структурой, даем ей определенные названия, трактовки и тщательно изучаем, выводя корреляционные зависимости структуры и свойств металла.

Таким образом, структура металла – это упорядоченное расположе­ние субмикрообъемов металла или атомов (элементов системы), каждый из которых обладает своим запасом упругой энергии присутствующих там дефектов кристаллического строения. Следовательно, если дать численную характеристику упорядоченности этих напряжений, то это означает, что любой структуре можно поставить в соответствие ее численную характе­ристику.

Из экспериментальных работ известно, что структура металлов во вре­мя процессов их обработки формируется на нескольких масштабных уров­нях. При этом следует иметь в виду, что структуры металлов не возникают сами по себе, для их формирования требуются определенные условия и энергозатраты.

Если напряжения не превышают предела текучести, никаких изменений в структуре не происходит, а структурообразование начинается только при пластической деформации.

Рис. 3.6. Двойное поперечное скольжение дислокаций  

Анализ многочисленных экспериментальных данных по формированию структур деформированных металлов позволяет сделать вывод, что процессы структурообразования в различных металлах имеют весьма сходную последовательность явлений, или сценарность, – этапы формирования структуры одни и те же. Отличия, конечно же, существуют. Однако они
невелики и проявляются, как правило, в начальной стадии деформации, когда сказываются индивидуальные особенности металла.

Особенности могут состоять и в наличии еще одного дополнительного механизма деформации, например, за счет обратимых мартенситных превращений могут проявляться и на окончательной стадии – при разрушении. И тем не менее сценарий един – чем дальше от равновесия, чем больше степень пластической деформации, тем сложнее структура и выше деформационное упрочнение.

Дата добавления: 2015-09-05