Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
по плоскости куба наблюдалось в некоторых случаях в алюминии при высоких температурах; оно может иметь место также при более низких температурах в некоторых алюминиевых сплавах.
Деформация металлических кристаллов
25
В металлах с объемноцентрированной кубической структурой картина скольжения несколько сложнее, но в общем для всех них направлениями скольжения являются наиболее плотно упакованные направления (111). Однако выбор плоскости скольжения сильно варьируется. Исследования на железе показывают, что хотя наиболее распространенной плоскостью скольжения является плоскость {110}, плоскости {112} и {123} также действуют. Плоскости этих трех типов имеют в качестве оси их зоны общее направление (111 >; на фиг. 2.5, в — д показано по одной плоскости каждой из трех систем с общим направлением (111}. Большое число возможных систем скольжения для ряда о. ц. к. металлов иногда приводит к сильной волнистости наблюдаемых полос скольжения (фиг. 2.6).
§ 4« Анизотропия пластических спопств кристаллов* Геометрия скольшепия
Ориентировка металлического монокристалла является его важной переменной характеристикой. Главные оси кристалла могут составлять некоторые углы с внешними, возникшими при изготовлении, поверхностями, благодаря чему ось кристаллического стержня обычно не совпадает с его кристаллографической осью1).
Ф н г. 2.7. Стандартная кубическая проекция [20].
Общепринятым способом обозначения ориентировки кристалла является использование стереографической проекции, характерной для кристаллической структуры данного металла. Эта проекция является геометрическим
¦) Имеется в ввду рациональная крвсталлографнческая ось — ваправлевве с малм-MU индексами.— Прим. пере в.
26
Глава 2
построением на плоскости, в котором сохраняются и могут быть измерены угловые соотношения между плоскостями в кристалле г). Нормали от различных плоскостей кристалла проводятся до пересечения со сферой, поверхность которой можно было бы использовать для измерения углов, но практически эта сфера со всеми следами пересечений на ней проектируется на плоскую поверхность, образуя окружность, внутри которой оказываются выходы нормалей к различным плоскостям или полюса этих плоскостей. Углы между ними измеряются с помощью круглой стереографической сетки, которая
разделена на градусы и представляет собой проекцию сферы, правильно передающую угловые соотношения.
Стандартная проекция (фиг. 2.7) обычно используется для представления кристаллических структур и ориентировок кристаллов. Такой тип проекции получается при ориентировке по плоскости проекции кристаллической плоскости с малыми индексами, например кубической плоскости, так что центром проекции является нормаль к плоскости куба, т. е. направление [001]. В таких проекциях полностью проявляется симметрия кристалла. Для кубического кристалла (как для простого кубического, так и для гра-нецентрированного и объемноцен-трированного) проекция делится путем пересечения большими кругами на 24 элементарных стереографических треугольника, которые кристаллографически идентичны (фиг. 2.8). В каждом конкретном случае три угла треугольников представляют эквивалентные направления (001), (Oil) и (111), образуя всегда одни и те же углы друг с другом. На проекции треугольники, конечно, изменяются по форме вследствие изменения величины угловых и линейных элементов в различных частях проекции.
Для характеристики ориентировки кристалла требуется использование только одного треугольника; обычно берется треугольник с вершинами
[0013, [011], [111], расположенный в центре проекции. Все возможные ориентации кристаллов кубической структуры можно обозначить путем нанесения положения оси образца (например, оси растяжения или оси проволоки) внутри такого треугольника или вдоль его границ. Поэтому на практике, если хотят представить ориентации нескольких монокристаллических прутков, то измеряют углы между осью каждого прутка и по крайней мере двумя из трех направлений [001], [011] и [111], а затем положение этих осей откладывают на стандартном треугольнике, используя стереографическую сетку.
Если деформировать растяжением кристаллы какого-нибудь металла, сильно различающиеся по ориентировке, то получаются существенно разные кривые напряжение — деформация. Напряжение течения, предел прочности на растяжение и максимальное удлинение характеризуются заметной анизотропией даже в случае кубических кристаллов, для которых некоторые
Фиг. 2.J проекция,
Кубическая стереографическая показывающая 24 основных треугольника [1].
1J Стереографическая проекция рассматривается в большинстве книг по кристаллографии. См., например, [20, 22*].
Деформация металлических кристаллов
27
//оправление снолиисния
другие физические свойства, например электросопротивление, изотропны. Например, при растяжении кристаллов цинка напряжение течения при перемене ориентировки изменяется по крайней мере в 6 раз; более того, при испытаниях на растяжение кристаллы могут удлиняться на величину от нескольких процентов до нескольких сотен процентов. Хотя результаты обычных испытаний на растяжение отражают присущие металлическим кристаллам изменения пластических свойств в зависимости от кристаллографического направления, из природы самого деформационного процесса видно, что регистрация напряжений течения представляет собой далеко не лучший способ измерения напряжений для про- ^ цесса, который осуществляется путем сдвига, точно так же, как определение удлинения в направлении растяжения не является подходящей мерой деформации, происходящей по четко выраженной системе кристаллографических плоскостей. Наилучшим способом устранения этого затруднения было бы осуществление всех деформационных испытаний путем сдвига; иногда так и поступают, но обычно значительно более удобным оказывается проведение испытаний на растяжение. Однако, для того чтобы можно было сравнивать поведение кристаллов различных ориентировок, напряжения течения принято пересчитывать на напряжения вдоль направления сдвига и плоскости скольжения.
