3-Ma'ruza. Metallar strukturasi Reja

Sirpanish - kristallning bir qismini parallel ravishda boshqa qismiga nisbatan tekislik bo‘yicha siljishi bo‘lib, unga sirpanish yoki siljish tekisligi deyiladi. Sirpanishda parallel tekisliklar bo‘yicha kristall qatlamlarini siljishi bir xil bo‘lmagan masofada bo‘ladi. Natijada deformatsiyalangan kristallni kristallografik yo‘nalishi o‘zgarmasdan qoladi (3.8-rasm, a).

a) b)

3.8-rasm. Sirpanish (a) va juftlanish (b) orqali hosil bo‘lgan plastik deformatsiyani sxemasi, β siljish burchagi.
Sirpanish atomlar upakovkasi zichligi uncha katta bo‘lmagan tekisliklarda oson kechadi.

Qo‘shni parallel zich upakovka qilingan tekisliklar orasidagi o‘zaro bog‘liqlik kuchlari kam upakovka qilingan atomlar tekisliklar orasidagiga qaraganda kichik bo‘ladi. Shuning uchun siljishga qarshilik kamroq bo‘lib, uni osonlashtiradi. 4-rasmda turli turdagi kristall panjaralarning sirpanish tekisliklari sxemasi ko‘rsatilgan.

Kristall panjarada sirpanish tekisligi va yo‘nalishlari qanchalik ko‘p bo‘lsa, metalning plastik deformatsiyalanish qobiliyati shunchalik katta bo‘ladi. Chunki, deformatsiya ma’lum tekisliklar orqali sodir bo‘lib, bunda urinma kuchlanish asosiy rol o‘ynaydi (3.9-rasm). Maksimal urinma kuchlanish sirpanish tekisligiga ta’sir etayotgan kuchlar yo‘nalishi 45⁰ ga teng bo‘lgan holda kuzatiladi. Shuning uchun sirpanish ketma-ket tarzida sodir bo‘ladi.

3.9-rasm. Turli shakldagi panjaralarda sirpanishni kristallografik tekisligi sxemasi.
Ideal kristallda M-M tekislik bo‘yicha bir atom qatlamni boshqa atom qatlamiga nisbatan bir vaqtning o‘zida bitta atom masofasiga surish (siljitish) uchun hisob kitoblarga qaraganda juda katta kritik urinma kuchlanish τ_kr zarur (3.10-rasm). Bu kuchlanishni kristallning nazariy mustahkamligi deyiladi.

3.10-rasm. Ideal (nuqsonsiz) kristallda sirpanish orqali ro‘y beradigan plastik deformatsiya sxemasi. MM - sirpanish tekisligi; τ - urinma kuchlanish.
Real kristallarda bir atom masofasiga surish kuchlanishni nazariy qiymatidan yuz, hatto ming marta kichik bo‘lgan qiymatlarda kuzatiladi. Real metalda kristallning nazariy mustahkamligi bilan surish kuchlanishi orasidagi farqi deformatsiyani hamma atomlar tekisliklarini bir vaqtning o‘zida siljishi orqali emas, balki sirpanish tekisliklari bo‘ylab dislokatsiyalarni surilishi orqali tushuntiriladi.

3.11-rasm, a) da kristallda vintli dislokatsiyani siljishi tekisligi ko‘rsatilgan. Kristallning yuqori qismida qo‘shimcha yarim tekislik bo‘lib (3.11-rasm, b), u sirpanish tekislikda dislokatsiya chizig‘i bilan tugallangan. Dislokatsiyani hosil bo‘lishi katta energiya talab qiladi. Lekin hosil bo‘lgan bo‘lsa, u oson suriladi.

a) b) v)

3.11-rasm. Sirpanishda vintli dislokatsiyalarni harakatlanish sxemasi.
Urinma kuchlanish τ strelka bo‘ylab ta’sir yetganda dislokatsiya nisbatan chapdan o‘nga suriladi. Urinma kuchlanish doim ta’sir etib turgan holda, dislokatsiya estofeta ko‘rinishda to sirtga chiqmaguncha bir atom guruhidan boshqasiga suriladi. Bunda kristallni o‘ng yon qirrasida bitta atom masofasiga teng bo‘lgan balandlikdagi pog‘ona hosil bo‘ladi (3.11-rasm, v).

Odatda sirpanish tekisliklarda o‘nlab dislokatsiyalar joylashgan bo‘ladi. bu dislokatsiyalarni urinma kuchlanishlar ta’sirida surilishi plastik deformatsiyani jadallashtiradi. Dislokatsiya harakati yangi dislokatsiyalar hosil qiladi. Shunday qilib, kristallda dislokatsiyalar soni ko‘payadi. Juda ko‘p dislokatsiyalarni harakatlanishi natijasida sirpanish amalga oshsa, u holda plastik deformatsiya kuzatilishi mumkin.

Deformatsiyalangan kristallda dislokatsiya zichligi 10³ - 10⁶ 1/sm² bo‘lsa, kuchli deformatsiyalangan metallda uni qiymati 10¹² 1/sm² ga tengdir.

Deformatsiyani o‘sishi bilan ko‘p sirpanishlar bosqichi boshlanadi. bu bosqichda dislokatsiyalar o‘zaro tutashuvchi tekisliklarda harakatlanadi.

Ularning harakatlanishiga qarshilik oshadi. Dislokatsiyalar zichligi ham oshadi. Dislokatsiyalarni harakatlanishiga to‘sqinlik qilish natijasida ko‘p sirpanishlar bosqichida sirpanishlar qiyinlashadi va uni harakatlanishi davom etishi uchun ta’sir qiluvchi kuchlanishlar qiymatini oshishini talab qiladi, natijada deformatsion puxtalanish sodir bo‘ladi. Bu holat deformatsiya jarayonida hosil bo‘lib, bunda deformatsiya oxirigacha saqlanadi.

Sirpanishdan tashqari plastik deformatsiya juftlanish orqali ham hosil bo‘ladi. Juftlanish orqali deformatsiya sxemasi 3.7-rasmda ko‘rsatilgan.

3.12-rasm. Kristallni juftlanish sohasida atomlarni joylashish sxemasi.
Juftlanish shundan iboratki, kristallni bir qismini boshqa qismiga nisbatan simmetrik holda tekislikka nisbatan yangi holatga o‘tishi bo‘lib, uni juftlanish tekisligi deyiladi.

Kristallni juftlanish sohasida atomlarni joylashish sxemasi 7-rasmda ko‘rsatilgan. Bundan ko‘rinib turibdiki, juftlanish tekisligi AB kristallni ikkita turli yo‘naltirilgan qismga ajratadi. Pastki qismida juftlanish yaqqol ko‘rinib turibdi.

Sirpaniқр yoki juftlanish orqali deformatsiyalanish metallarga ularni kristall panjarasi turiga bog‘liq bo‘ladi.

Hajmi markazlashgan va yoqlari markazlashgan kub kristall panjaralarda deformatsiya sirpanish orqali borsa, geksagonal zich upakovka qilingan panjaralarda esa deformatsiya ham sirpanish, ham juftlanish orqali sodir bo‘ladi.

Metallarni plastik deformatsiyalashda sodir bo‘ladigan hamma ichki o‘zgarishlar metalni puxtalanishga olib keladi. Bu ichki o‘zgarishlarga kristall panjarani qiyshayishi, dislokatsiya zichligi va vakansiyani oshishi, makro va mikrostrukturani o‘zgarishi va boshqalar kiradi. Metalni plastik deformatsiya ta’rida puxtalanishiga puxtalash deyiladi.

Puxtalash - detalni puxtalash uslubi sifatida keng ishlatiladi. Asosan bu usulda detallarni soviq holda bosim bilan ishlashda foydalaniladi.

Plastik deformatsiya metallni fizik xossasini o‘zgarishiga sabab bo‘ladi, ya’ni elektr qarshilikni oshishiga, zichligini kamayishiga va magnit xossalarni o‘zgarishiga olib keladi. Puxtalangan metallar ko‘proq korroziya yordamida ekspluatatsiya vaqtida yemirilishi mumkin.