A valódi fémek szerkezetének jellemzői
Amint a fentiekben már említettük, belül minden kristályszemcse a fém atomok vagy egy szabályos kristályrácsban úgy, hogy a sűrűsége a atomi elrendezése a különböző keresztmetszetek változik, ami a tulajdonságok anizotrópiája. Az anizotrópia az egyetlen kristály tulajdonságaiban mutatkozó különbség különböző kristályos irányokban. Például, a szakítószilárdsága réz egykristály különböző krisztallográfiai irányokban változik 140-360 MPa, és nyúlás - 10 és 50%. A technikai fémek polikristályosak; nagyszámú anizotróp kristályból áll. A legtöbb esetben a kristályok rendezetlenül vannak orientálva egymáshoz képest, így minden irányban a tulajdonságok többé-kevésbé azonosak lesznek, azaz a polikristályos testek izotropikusak. A gyakorlatban és építők, és gépgyártók gyakran kell foglalkozni a félkész termékek, kapott gördülő: Shaped (szögek, csatornák, márka, I-gerendák, stb) és a hosszú (kör, négyzet, hatszög stb) kiadó. A gördülő műveletek során a szemcséket vagy kristályokat a deformáció irányába feszítik, és a fém szálas struktúrát kap, amelyet textúrának neveznek. Valójában minden építési terméknek egyirányú kristályirányossága van, így ezek a félkész termékek anizotropikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Az 1. ábrán. A 7. ábrán látható a rozsdamentes acél tulajdonságainak változása a szálak irányától függően.
Így a szakítóvizsgálat során a fém húzószilárdsága nagyobb, mint a szálak mentén, és a nyírási vizsgálat során sokkal nagyobb a szilárdság a szálakon, amelyet figyelembe kell venni a fémszerkezetek tervezésénél.
A következő pont, amelyet ebben a szakaszban figyelembe kell venni: a fémek sokkal kisebb valódi ereje, mint amit elméletileg meg kell tenniük. Így a reálfémek nyírási szilárdsága 100 ... 1000-szer kevesebb, mint az elméleti. A valódi fémek és ötvözetek mechanikai szilárdságának csökkenését a lineáris diszlokációk határozzák meg. A diszlokáció a kristályrács szerkezeti tökéletlensége, mivel egy extra, befejezetlen síkban van jelen, az extra sík Q-nak (9. Az 1. ábrán. A 8. és a 7. ábrán látható. A 9. ábra egy ideális és valódi kristály kristályrácsának fragmenseit ábrázolja diszlokációval. Az ideális kristály egyik részének az MN csúszó sík mentén történő elmozdításához az MN csúszó síkhoz viszonyítva meg kell szakítani az összes atomkontaktusban levő atomközi kötést. Ez nagyon nagy τ nyíróerőt igényel. A diszlokációs régióban (9. ábra) a rácshálózati periódus (a szomszédos atomok közötti távolság) torzulása miatt jelentős stresszállapot van. Ezért elegendő egy τ1 erő alkalmazása az MN síkban, sokkal kisebb, mint τ, hogy a diszlokáció eltolódjon a helyzetéből.
A 2-3 atomok közötti kötés megszakad és megszűnik, de kötés jön létre a 3-1 atomok között, azaz. a diszlokáció elmozdulása balra a kristályrács egy időszakára. Állandó terhelés τ1 átadás zavar lép fel az egyik kristálytani sík a másik, és a folyamat folytatódik mindaddig, amíg a zavar nem tud kijönni, amely egy lépésben megegyezik a rács időszakban -, hogy a műanyag váltás MN slip sík. Mivel több tucat diszlokáció a csúszás síkra, ami egyszerre mozog, a lépés értéke határozza meg a számát ficamok. Az egyik kristályban induló diszlokációk mozgása nem tud átmenni egy szomszédos gabonába vagy kristályba, mivel ebben a kristályrács más módon van irányítva. Azonban a feszültség a felhalmozási diszlokációk a szemcsék a szomszédos szemcsék továbbított és is okoz, deformáció, azaz a deformáció reléként továbbítódik, és a szemcseszély csak egy kicsit lelassítja mozgását. Tanulmányok kimutatták, hogy a fémek szilárdsága nem a lineáris függvény a diszlokációk sűrűségében, és a köztük lévő kapcsolatot a 2. ábrán bemutatott görbe fejezi ki. 10. Amint az ábrán látható, a legkisebb szilárdságot (1. terület) a Pcrit határozza meg. körülbelül 106 ... 108 decibel / cm2. Ez a sűrűség általában a lágyított fémekben fordul elő. Az erőfejlődést két módon lehet elérni:
- fémek és ötvözetek létrehozása hibás szerkezettel;
- a mozgásukat akadályozó diszlokációk sűrűségének növekedése.
Ha a diszlokáció sűrűsége kisebb, mint a Pcrit. az erő erősen nő és gyorsan megközelíti az elméleti. Jelenleg lehetõség nyílt a kristályok gyakorlatilag nem diszlokációjára. Ezek a kicsi dimenziók (legfeljebb 10 mm hosszú és 2 μm vastagságúak), az úgynevezett bajuszok, közel állnak az elméletihez. Úgy találták, hogy alkalmazzák a rostos kompozit anyagok megerősítésére.
A Rkrit feletti hibák számának növekedésével. A fémmegkötés a diszlokációk kölcsönhatásának és a mozgás gátlásának következménye. Ebben az irányban a keményedés legfontosabb mechanizmusa lehet: keményedés (deformálódás kikeményítése), szilárd oldatok kialakulása (amint azt később tárgyaljuk), diszperziós keményedés.