Пластическая деформация

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий либо физико-механических процессов, протекающих в самом теле (фазовые превращения, перепад температуры и пр.).

Различают упругую и пластическую деформацию. Деформация, возникающая при сравнительно небольших напряжениях, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой, а сохраняющаяся – остаточной или пластической. При увеличении напряжений деформация может заканчиваться разрушением.

Упругая деформация не вызывает заметных изменений в структуре и свойствах металла. В результате пластической деформации необратимо изменяются не только размеры и формы тела, но и существенно меняются структура и свойства, увели-чивается прочность, снижается пластичность (рис. 1), уменьшается удельный вес, магнитная проницаемость, сопротивление коррозии, увеличивается коэрцитивная сила, электросопротивление.

Рис. 1. Влияние степени пластической деформации на механические свойства углеродистой стали

Упрочнение при пластической деформации называется наклепом или нагартовкой. Наклеп широко используют как способ упрочнения деталей, изготовление которых включает холодную обработку давлением.

Основным механизмом пластической деформации является скольжение (сдвиги). При этом происходит сдвиг одной части кристалла относительно другой по определенным кристаллографическим плоскостям, которые наиболее плотно упакованы атомами. Этот сдвиг по плоскости скольжения – результат перемещения дефекта кристалла-дислокации.

Промышленные сплавы имеют поликристаллическую структуру. Вследствие разной кристаллографической ориентировки зерен сначала деформируются зерна, имеющие благоприятную ориентировку по отношению к действующим напряжениям. С возрастанием степени деформации скольжение распространяется и на зерна с менее благоприятной ориентировкой.

В результате пластической деформации кристаллическая решетка металла искажается, исходные равноосные зерна сплющиваются и вытягиваются в направлении пластического течения, образуя волокнистую структуру, которая называется текстурой деформации (рис. 2). Образование текстуры деформации приводит к тому, что поликристаллический металл становится анизотропным (свойства его изменяются в зависимости от направления испытания).

Рис. 2. Изменение структуры поликристаллического металла

при деформации: а)  = 0%; б)  = 1%; в)  = 40%; г)  = 80%