Deformarea plastica a monocristalelor ideale

Deformarea plastica a monocristalelor ideale

Deformarea plastica reprezinta un proces complex care se realizeaza prin deplasarea relativa a atomilor in pozitii noi, de echilibru stabil din punct de vedere energetic.

Principalele mecanisme prin care se produce deformarea plastica sunt urmatoarele:

alunecarea;

maclarea;

alunecarea dislocatiilor.

. Alunecarea, consta in deplasarea pe pachete de atomi de-a lungul unor plane cristaline, numite plane de alunecare. Experientele efectuate pe monocristale au dovedit ca planele de alunecare sunt planele de densitate maxima de atomi, iar in aceste plane exista directii de alunecare, dupa care atomii sunt asezati cel mai dens. Planele si directiile de alunecare formeaza sistemele de alunecare, care sunt caracteristice pentru fiecare sistem cristalin in parte.

Fig. 2.10 Alunecarea pachetelor de atomi  Fig. 2.11 Benzi de alunecare

Alunecarea se produce atunci cand tensiunea tangentiala are o valoare critica, iar atomii se vor deplasa in lungul planului de alunecare (fig. 2.10.). Alunecarea nu se produce pe un singur plan de alunecare, ci cuprinde, in mod corespunzator, o grupa de straturi atomice vecine, care formeaza benzi de alunecare (fig. 2.11.).

. Maclarea, reprezinta deplasarea unei portiuni din cristal in lungul unui plan, denumit plan de maclare, obtinandu-se doua parti simetrice fata de acest plan (fig. 2.12.). La presarea la rece, deformarea prin maclare se produce mai ales la metalele ce cristalizeaza in sistemul C.V.C. si H.C.

In sistemul C.F.C. deformarea prin maclare are loc foarte greu. Portiunea deplasata poarta numele de mecla.

Spre deosebire de alunecare, la maclare participa toate planele atomice din regiunea maclata. Rolul maclarii in procesul de deformare plastica consta in faptul ca prin maclare se schimba orientarea unor parti de graunti, ceea ce face ca noi sisteme de alunecare sa ajunga in pozitii favorabile fata de directia solicitarii. Deci fenomenul de maclare, in multe cazuri, insoteste alunecarea si o favorizeaza.

. Alunecarea dislocatiilor

La inceput, notiunea de dislocatie s-a introdus pentru a putea explica diferenta ce s-a constatat intre valoarea teoretica a efortului unitar de alunecare si valoarea obtinuta experimental. Valoarea scazuta a limitei de curgere a cristalelor in stare turnata  sau recoapta a dus la concluzia ca trebuie sa existe surse de dislocatii in acestea. De asemenea, prin deformare plastica la rece densitatea de dislocatii creste de la cca. 10⁶10⁸ linii de dislocatii pe cm² in metalul recopt, la 10¹² linii de dislocatii pe cm². La baza miscarii dislocatiilor prin alunecare stau asa numitele surse de dislocatii Frank-Read. Pentru a explica generarea unor dislocatii, din cele deja existente, s-a propus o schema de multiplicare a dislocatiilor (fig. 2.13.).

Conform acestei scheme, se considera o linie de dislocatie AB dintr-un plan de alunecare care se afla in planul figurii. Dislocatia este imobilizata in punctele A si B de catre diferite impuritati sau datorita faptului ca A si B pot fi noduri in care dislocatiile din planul figurii se intersecteaza cu alte dislocatii din alte plane. Sub actiunea sarcinilor exterioare, dislocatia se curbeaza si produce o alunecare. La cresterea in continuare a efortului unitar, dislocatia devine instabila, se extinde tot mai mult, iar apoi, cele doua parti ale buclei de sub linia AB se unesc. Prin aceasta se obtine o bucla completa, inchisa de dislocatii, iar sursa initiala a dislocatiei, linia AB s-a regenerat. La cresterea efortului unitar bucla poate continua sa se extinda in planul de alunecare, iar linia AB devine dreapta. In felul acesta sursa Frank-Read se afla din nou in situatia de a repeta procesul descris, generandu-se noi bucle care vor produce deplasari cu un vector Burgers de-a lungul planului de alunecare. Trebuie accentual faptul ca miscarea dislocatiilor prin alunecare se face fara transport de materie, atomii se rearanjeaza local din aproape in aproape (fig. 2.14. a, b, c, d.).

Miscarea prin catarare este specifica dislocatiilor marginale, procesul de catarare presupunand transport de masa prin difuzie.

Miscarea prin catarare este posibila daca:

. orientarea dislocatiei are o componenta marginala;

. temperatura sau tensiunea sunt suficient de ridicate pentru ca difuzia sa fie posibila.

Miscarea dislocatiilor marginale prin catarare explica, in mod corespunzator procesul depoligonizare (alinierea dislocatiilor formand limite la unghiuri mici) (fig. 2.16.a,b).

Miscarea prin catarare apare in timpul fluajului, daca temperatura este ridicata. La temperaturi joase insa, alunecarea este singurul mecanism responsabil pentru deformarea plastica.