1.6.2 Наклеп (нагартовка) металлов.

Пластическая деформация монокристалла происходит следующим образом: сдвиг начинается в плоскости легкого скольжения с оптимальным для этого количеством дислокаций (при очень малом, как и при большом числе дислокаций сдвиг затруднен). В результате пластического сдвига в плоскости скольжения образуется большое количество новых дислокаций и других дефектов, которые препятствуют или сильно затрудняют прохождение дислокаций. Торможение дислокаций приводит к прекращению сдвига, плоскость упрочняется. Начинается скольжение по другим, менее прочным, плоскостям. После упрочнения плоскостей легкого скольжения при нарастании нагрузки сдвиг начинается по другим плоскостям, пересекающим плоскости легкого скольжения, в одной, двух или более системах, при этом дислокационная структура металла сильно усложняется, плотность дислокаций возрастает в сотни тысяч и даже миллионы раз, достигая 10¹¹…10¹² 1/см²; возникает большое количество вакансий, промежуточных атомов и других дефектов. Монокристалл разбивается на блоки, кристаллическая решетка упруго искажается, причем смещенные слои препятствуют снятию упругих напряжений после прекращения действия внешних сил. В результате сильной деформации все плоскости скольжения упрочняются, металл становится непластичным, но прочным и твердым (см. рис. 1.12). Изменяются также физические и химические свойства:

- уменьшается плотность металла (в связи с увеличением числа вакансий и пор) – металл разрыхляется;

- уменьшается магнитная проницаемость у ферромагнитных материалов. т.к.возрастает коэрцитивная сила;

- увеличивается химическая активность (склонность к коррозии).

Изменение структуры и свойств в результате деформации называется наклепом или нагартовкой (hart – твердый).

Зависимость механических свойств от степени пластической деформации показана на рис. 1.12. Степень пластической деформации

, где и - соответственно

площадь сечения до и после деформации.

Пластическая деформация поликристаллического тела протекает аналогично монокристаллу, т.е. деформируется и упрочняется каждое зерно, но этот процесс усложняется тем, что зерна кристаллографически разориентированы. Сначала деформация тех зерен, где плоскости скольжения ориентированы вдоль действия касательных напряжений.

Рис. 1.12 Влияние степени пластической деформации на прочность ( ), твердость (НВ) и пластичность ( ).

Затем, по мере их упрочнения (наклепа) деформируются другие зерна, при этом они разворачиваются так, чтобы плоскости легкого скольжения составляли минимальный угол с действующими силами. В результате поворота и деформации зерна разбиваются на блоки, кристаллическая решетка в зернах упруго искажается. Вместо округлой формы зерна приобретают вытянутую форму, расплющиваются (в виде лепешки, блина), но не измельчаются.

После сильной деформации зерна приобретают одинаковую кристаллографическую ориентировку вследствие поворота. Однонаправленность зерен в результате пластической деформации называется текстурой деформации.