Упругая и пластическая деформация металлов

Деформация - это изменение формы и размеров тела, деформация может вызываться воздействием внешних сил, а также другими физико-механическими процессами, которые происходят в теле. К деформациям относятся такие явления, как сдвиг, сжатие, растяжение, изгиб и кручение.

Упругая деформация - это деформация, которая исчезает после снятия нагрузки. Упругая деформация не вызывает остаточных изменений в свойствах и структуре металла; под действием приложенной нагрузки происходит незначительное обратимое смещение атомов.

При растяжении монокристалла возрастают расстояния между атомами, а при сжатии атомы сближаются. При смещении атомов из положения равновесия нарушается баланс сил притяжения и электростатического отталкивания. После снятия нагрузки смещенные атомы из-за действия сил притяжения или отталкивания возвращаются в исходное равновесное состояние и кристаллы приобретают первоначальные размеры форму.

Деформация может быть упругой, исчезающей после снятия нагрузки, и пластической, остающейся после снятия нагрузки.

Самое малое напряжение вызывает деформацию, причем начальные деформации являются всегда упругими и их величина находится в прямой зависимости от напряжения. Основными механическими свойствами являются прочность, пластичность, упругость.

Важное значение имеет пластичность, она определяет возможность изготовления изделий различными способами обработки давлением. Эти способы основаны на пластическом деформировании металла.

Материалы, которые имеют повышенную пластичность, менее чувствительны к концентраторам напряжений. Для этого проводят сравнительную оценку различных металлов и сплавов, а также контроль их качества при изготовлении изделий.

Физическая природа деформации металлов

Под действием напряжений происходит изменение формы и размеров тела. Напряжения возникают при действии на тело внешних сил растяжения, сжатия, а также в результате фазовых превращений и некоторых других физико-химических процессов, которые связанны с изменением объема. Металл, который находится в напряженном состоянии, при любом виде напряжения всегда испытывает напряжения нормальные и касательные, деформация под действием напряжений может быть упругой и пластической. Пластическая происходит под действием касательных напряжений.

Упругая - это такая деформация, которая после прекращения действия, вызвавшего напряжение, исчезает полностью. При упругом деформировании происходит изменение расстояний между атомами в кристаллической решетке металла.

С увеличением межатомных расстояний возрастают силы взаимного притяжения атомов. При снятии напряжения под действием этих сил атомы возвращаются в исходное положение. Искажение решетки исчезает, тело полностью восстанавливает свою форму и размеры. Если нормальные напряжения достигают значения сил межатомной связи, то произойдет хрупкое разрушение путем отрыва. Упругую деформацию вызывают небольшие касательные напряжения.

Пластической называется деформация, остающаяся после прекращения действия вызвавших ее напряжений. При пластической деформации в кристаллической решетке металла под действием касательных напряжений происходит необратимое перемещение атомов. При небольших напряжениях атомы смещаются незначительно и после снятия напряжений возвращаются в исходное положение. При увеличении касательного напряжения наблюдается необратимое смещение атомов на параметр решетки, т. е. происходит пластическая деформация.

При возрастании касательных напряжений выше определенной величины деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется упругая составляющая деформации. Часть деформации, которую называют пластической, остается.

При пластической деформации необратимо изменяется структура металла и его свойства. Пластическая деформация осуществляется скольжением и двойникованием.

Скольжение в кристаллической решетке протекает по плоскостям и направлениям с плотной упаковкой атомов, где сопротивление сдвигу наименьшее. Это объясняется тем, что расстояние между соседними атомными плоскостями наибольшее, т. е. связь между ними наименьшая. Плоскости скольжения и направления скольжения, лежащие в этих плоскостях, образуют систему скольжения. В металлах могут действовать одна или одновременно несколько систем скольжения.

Металлы с кубической кристаллической решеткой (ГЦК и ОЦК) обладают высокой пластичностью, скольжение в них происходит во многих направлениях.

Процесс скольжения не следует представлять как одновременное передвижение одной части кристалла относительно другой, оно осуществляется в результате перемещения в кристалле дислокаций. Перемещение дислокации в плоскости скольжения ММ через кристалл приводит к смещению соответствующей части кристалла на одно межплоскостное расстояние, при этом справа на поверхности кристалла образуется ступенька.

Автор: Буслаева Е.М.

<< Назад: Фазовые превращения в твердом состоянии

>> Вперед: Виды разрушения: понятия о вязком и хрупком разрушении

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Базы данных. Конспект лекций

▪ Стратегический менеджмент. Шпаргалка

▪ Деньги. Кредит. Банки. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Получена новая форма аморфного льда 07.02.2023 Команда британских химиков смолола в шаровой мельнице обычный лед при температуре 77 кельвинов и получила новую форму аморфного льда. Так называют лед, что в отличие от кристаллического льда Ih не имеет упорядоченной молекулярной структуры. Открытая форма оказалась стабильной при атмосферном давлении до отметки в 1,1 гигапаскаля. Ученые дали ей название аморфный лед средней густоты. На фазовой диаграмме воды обнаруживается около 20 кристаллических ее форм, а также две аморфные фазы, характеризующиеся отсутствием порядка в расположении молекул. Последние разделяют на два вида: аморфный лед высокой и низкой густоты. При атмосферном давлении и температуре в 77 кельвинов первая обладает плотностью в 1,13 г на кубический сантиметр, а вторая - 0,94 г на кубический сантиметр. При этом они известны еще с прошлого века, а никаких аморфных форм льда за это время в промежутке плотности между ними найти не удалось. Однако любопытство ученых не ослабевает, ведь именно аморфный лед, как считается, является самым распространенным во Вселенной. И в своей работе химики из Университетского колледжа Лондона смогли обрести неизвестную ранее форму аморфного льда. В своих экспериментах ученые использовали популярный для исследования аморфных форм материалов метод с использованием шаровой мельницы. С его помощью аморфизация происходит через взаимодействие с шарами, влияющими на кристаллы силами сжатия и сдвига, внося дефекты. Для льда раньше этот метод не использовали, поэтому в своей работе химики стали первыми, кто решил смолоть обычный лед Ih в такой мельнице. Для этого его охладили до температуры жидкого гелия - 77 кельвинов - добавили в лед шарики из нержавеющей стали, а затем тряхнули их вместе. За 80 циклов такого измельчения ученые получили образец, анализ которого указал, что им удалось обрести новую аморфную форму льда. Общий вид полученного во мельнице льда представляет собой крупные куски плотно утрамбованного порошка, плотность которого ученые оценили в 1,06 г на кубический сантиметр. Это значение находится как раз в промежутке между уже известным аморфным льдом низкой и высокой плотности, поэтому ученые дали новой форме название аморфный лед средней густоты. Сравнения дифракционных характеристик всех трех форм указывают, что открытый химиками лед имеет уникальную структуру. При повышении давления (и при постоянной температуре в 77 кельвинов), после отметки в 1,1 гигапаскаля, лед начинает переходить в аморфный лед высокой густоты. Перемалывание таким же способом других фаз льда (II, IX и V) новых форм ученым не принесло, что может говорить о том, что именно "обычный" лед l особенно подвергается аморфизации.

Другие интересные новости:

▪ Искусственный лист, улавливающий углекислый газ

▪ Toshiba выпустила 4K-телевизоры нового поколения

▪ Надежная ядерная батарейка

▪ Красное вино ускоряет сжигание жира в печени

▪ Семейный кроссовер Nissan Pathfinder

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрик в доме. Подборка статей

▪ статья Категорический императив. Крылатое выражение

▪ статья В каком языке столица Австрии зовется Дунаем? Подробный ответ

▪ статья Стручковый перец. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Охранное устройство на базе имитатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Низковольтные стабилизаторы напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026