На строение и свойства металлов и сплавов
Здесь имеется в виду строение металлов и сплавов на микроскопическом уровне, а не внешняя форма. Наличие металлической связи придает металлу способность к пластической деформации и к упрочнению в процессе деформации. Это объясняется кристаллическим строением металлов. О кристаллическом строении металлов догадывались давно, но только в начале 20 века это было доказано с использованием рентгеновских лучей. Была сделана попытка теоретическим путем подсчитать усилие для осуществления сдвига. Расчеты показали, что теоретические данные в сотни раз превышают фактические! Для объяснения этого расхождения была разработана теория дислокаций. На рис. 7 представлена диаграмма растяжения металлического образца, из которой следует, что при напряжении, меньшем Рупр, образец упруго деформируется и после снятия напряжения возвращается в первоначальное состояние. При большем напряжении образец деформируется и одновременно упрочняется, при Рmax напряжения достигают наибольшего значения. Далее при постоянном напряжении образец удлиняется и при Рк он разрывается! Что же происходит и почему? Попробуем разобраться с помощью теории дислокаций!
На схеме (рис. 8) показано перемещение дислокации в кристалле. Перемещение одной дислокации вызывает смещение кристалла на одно межатомное расстояние. В реальных металлах число дислокаций составляет порядка 106–108 см-2, что позволяет осуществлять деформацию и достигать значений до 1011–1012 см-2. Увеличение числа дислокаций сверх 1012 см-2 приводит к разрушению!
Рис. 8. Схема перемещения дислокации под действием напряжений
Большое количество дислокаций позволяет осуществлять большие деформации, но в процессе деформации количество дислокаций растет и, казалось бы, деформация должна облегчаться! Но дело в том, что они образуются в разных направлениях и начинают блокировать друг друга! Схема на рис. 8 свидетельствует, что дислокация может двигаться по идеальной решетке, иначе возникают огромные напряжения! Отсюда при значениях больше 1012 см-2 металл сильно упрочняется, пластичность ничтожная, а напряжения максимальны и образец разрушается!
Вы и сами не один раз совершали этот процесс, когда пытались отделить кусок проволоки путем изгибания «туда – сюда». Сначала она легко изгибается, потом твердеет, но Вы продолжаете изгибать и ломаете. Этот процесс не зависит от материала проволоки!
Наше заключение – увеличение дислокаций в процессе пластической деформации металлов и сплавов снижает пластичность, но увеличивает прочность!
Наша догадка – если создать условия, при той или иной обработке, для торможения дислокаций, то можно было бы упрочнять металлы и сплавы!