2). Până la punctul A, deformarea este proporțională cu tensiunea. Panta pantei liniei drepte OA pe axa abscisei caracterizează modulul de elasticitate al materialului E = / . unde este deformarea relativă. Modulul de elasticitate E determină rigiditatea materialului, intensitatea creșterii tensiunii, deoarece este o deformare elastică, adică deplasarea atomilor din poziția de echilibru în zăbrele Modulul elastic este practic independent de structura metalului și este determinat de forțele legăturii interatomice. Toate celelalte proprietăți mecanice sunt sensibile din punct de vedere structural și variază în funcție de structura (prelucrarea) pe o gamă largă.
Legea proporționalității dintre stres și tulpină este valabilă numai în prima aproximare. Pentru măsurători exacte, chiar și la tensiuni mici în regiunea elastică, se observă o abatere de la legea proporționalității. Acest fenomen se numește inelasticitate. Se manifestă prin faptul că deformarea, rămasă reversibilă, se află în spatele fazei tensiunii actuale. Inelasticitatea este asociată cu mișcarea defectelor de punct, a dislocărilor și a atomilor în volumele limită.
Tensiunea corespunzătoare punctului A se numește limita proporționalității (σn.c). Limita condiționată a proporționalității este de obicei determinată, adică Tensiunea la care abaterea de la relația liniară dintre sarcina și alungirea atinge o astfel de valoare încât pantei format de tangenta la curba tensiune-deformare cu axa de tensiune, este crescută cu 50% din valoarea sa pe o porțiune elastică liniară.
Limita de elasticitate este tensiunea la care deformarea reziduală atinge 0,05% și mai puțin față de lungimea inițială a eșantionului.
Punctul de randament σT este tensiunea care începe cu care deformarea eșantionului are loc aproape fără o creștere suplimentară a sarcinii:
Dacă nu există niciun punct de tracțiune în diagrama de tracțiune a materialului dat, atunci se determină tensiunea de solicitare condițională σ0,2- stres, determinând deformarea plastică egală cu 0,2%.
Stresul fizic al solicitării este tensiunea la care eșantionul este deformat fără a crește sarcina de tracțiune.
Rezistența (rezistența la timp) σV - tensiune, corespunzătoare sarcinii maxime, care precede distrugerea eșantionului.
În plus, în testul de tracțiune se determină caracteristicile de ductilitate. Acestea includ:
Elongația relativă δ se calculează ca raportul dintre creșterea lungimii eșantionului după rupere și lungimea sa inițială de proiectare, exprimată ca procent:
unde l1 - lungimea eșantionului după rupere, mm; l0 este lungimea calculată (inițială) a eșantionului.
Restricția relativă a lui ψ este determinată de raportul dintre scăderea suprafeței secțiunii transversale a eșantionului după rupere și suprafața inițială a secțiunii sale transversale, exprimată în procente,
Aici F0 este zona inițială a secțiunii transversale a eșantionului; F1 este suprafața secțiunii transversale a eșantionului în punctul de distrugere.
Deformarea plastică se realizează prin alunecare și înfrățire. Alunecarea în zăbrelele de cristal continuă de-a lungul planurilor și direcțiilor cu cea mai densă umplutură de atomi, unde rezistența la forfecare este minimă. În metalele cu o latură fcc, alunecarea continuă de-a lungul a patru planuri de tipul (111) și în direcțiile diagonale ale cubului [110] (total 3 direcții și 12 sisteme de alunecare). În cazul metalelor BCC, există 6 planuri de tip (110) și în tip [111], doar 12 sisteme de alunecare. În cristalele cu o latură hcp, alunecarea are loc de-a lungul planelor bazale, totalizând 3 sisteme de alunecare.
Metalele cu o latură de cristal cristal au o plasticitate ridicată, deoarece alunecarea în ele se produce în multe direcții. Metalele cu grătar hcp sunt mai puțin plastice, mai greu de rulat, ștanțate.
Procesul de alunecare nu poate fi reprezentat ca mișcare simultană a unei părți a cristalului față de cealaltă. O astfel de schimbare sincronă necesită solicitări foarte mari. Alunecarea apare ca rezultat al deplasării în cristal a dislocărilor (Figura 40).
Figura 40 - Mișcarea dislocării margini, care duce la formarea unei trepte a unei singure deplasări pe suprafața cristalului: a - schema de mișcare a dislocării; b-dislocarea marginii în structura cristalină; c) dislocarea este deplasată de două distanțe interatomice în zăbrele sub influența tensiunii aplicate; r - ieșirea de dislocare la suprafață și apariția unei schimbări
Procesul de schimbare în cristal este mai ușor, cu atât mai multe dislocări sunt în metal. Pe măsură ce crește numărul de dislocări, ele sunt situate în diferite planuri și se împiedică să se miște. Aceasta este baza metodelor de întărire a metalelor prin întărire mecanică.
În monocristale, atunci când încărcătura a fost aplicată, întregul volum era într-o stare omogenă de stres, în timp ce într-un policristal diferite boabe erau în stări diferite de stres. În boabe diferite, un număr diferit de sisteme de alunecare poate funcționa, astfel încât deformarea în boabele orientate diferit nu este uniformă. În plus, în policriști, trecerea unei cereale în alta este transmisă peste graniță și nu este aceeași în cazul boabelor diferite. Chiar și într-o singură granulă, deformarea este neuniformă datorită alunecării dislocărilor din apropierea limitelor.
În materialele policristaline, un număr mai mic de dislocări apar pe suprafața eșantionului în comparație cu singurele cristale, iar un număr mai mare dintre ele sunt retardate în vrac. Prin urmare, caracteristicile de rezistență în materialele policristaline sunt mai mari, în timp ce caracteristicile plastice sunt mai mici decât în cristalele singulare și depind puternic de dimensiunile granulelor.
Twinningul este o metodă de deformare plastică, caracteristică metalelor care au laturi îngrădite. Aceasta constă în reorientarea unei părți a cristalului într-o poziție simetrică față de prima parte față de planul de înfrățire (figura 41). Twinningul este însoțit de trecerea dislocărilor prin cristal. În metale cu o rețea de bcc și fcc, înfrățirea se observă numai la grade înalte de deformare și la temperaturi scăzute.
Figura 41 - Schema de deformare elastică și plastică a metalului sub acțiunea tensiunii de forfecare: cristal inițial; b- Deformarea elastică; c) o creștere a deformării elastice și a plasticului cauzată de alunecare, sub sarcină mai mare decât limita elastică; r este stresul care determină schimbarea; d- formarea unei gemeni
Încălzirea metalelor se realizează prin creșterea densității dislocațiilor prin întărirea mecanică. În cazul întăririi, numărul defectelor din structura cristalului (dislocări, vacanțe, atomi interstițiali) crește, iar mișcarea de dislocare devine mai dificilă. Șlefuirea blocurilor de cereale și mozaic, tratarea termică și aliajul creează imperfecțiuni și distorsiuni ale laturii cristaline, care împiedică mișcarea liberă a dislocărilor. Datorită tratamentului termic, sunt create structuri cu faze de întărire care duc la întărirea dispersiei, care împiedică, de asemenea, mișcarea liberă a dislocărilor. Metalele cu o latură fcc se întăresc mai puternic decât cu bcc.
Distrugerea este procesul de nucleare și dezvoltare într-un metal de fisuri, care duce la împărțirea lui în părți. Distrugerea are loc ca urmare a dezvoltării mai multor fisuri sau a fuziunii fisurilor într-un singur trunchi, peste care metalul se prăbușește. Distrugerea poate fi fragilă și vâscoasă.
Mecanismul de inițiere a fisurilor în fracturi fragile și vâscoase este același. Acumularea de dislocări în fața obstacolului în timpul deformării plastice este cauza microcrackului. Într-un astfel de loc, dislocațiile intră într-un contact atât de strâns încât extra-planurile lor se îmbină și se formează o fisură de embrion sub ele (figura 42).
Figura 42 - Schema de separare (a), tăiată (b), formarea unei fisuri datorată acumulării de dislocări în apropierea obstacolului
Prin ruperea casantă a fisurii devine instabil și crește spontan atunci când lungimea sa, la o anumită tensiune depășește o anumită valoare critică, și stochează fisura vârful acuitatea comensurabil radial la vârf cu dimensiuni atomice. În acest caz, fisurile de stres de margine sunt suficiente pentru a încălca legătura interatomică (criteriu Griffiths).
În timpul fracturii, crackul de înmulțire va fi strâns de o zonă îngustă de deformare plastică, a cărei creare necesită o energie suplimentară. Fracturile vâscoase și fragile diferă în mărimea zonei plastice din apropierea vârfului fisurii. Atunci când este fragilă, această zonă este mică, când este vâscos, magnitudinea zonei plastice înaintea crack-ului de înmulțire este mare, iar fisura este crăpată la vârf. Distrugerea viciară are loc cu o rată mică de creștere a fisurilor și fragilă - cu o rată foarte mare. Fracția transcristalină - de-a lungul corpului de cereale, distrugerea intercristalină - de-a lungul granițelor granulelor (numai fragilă). Reluarea suprafeței pentru fractura fragilă și vâscoasă este diferită (a se vedea figura 43)
