Bài giảng Kim loại học - Phần 4

Tham khảo tài liệu bài giảng kim loại học - phần 4, kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kim loại học - Phần 4 25 VII-BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI. Một trong những tính chất làm cho kim loại trở nên được ứng dụng rộng rãi làkhả năng biến dạng dẻo. Trong chế tạo cơ khí tính chất này của kim loại được ứngdụng trong các phương pháp gia công tạo hình bằng áp lực. Đây là một trong nhữngphương pháp gia công kim loại có năng suất và chất lượng cao, được ứng dụng rấtphổ biến. Vì vậy việc nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến biến dạng dẻo củakim loại là cần thiết. Nó cho ta hiểu được bản chất và các hiện tượng (hiệu ứng)luôn đi kèm với biến dạng dẻo, giúp ta dự đoán trước các biến đổi về tổ chức và cơtính của kim loại khi gia công bằng các phương pháp có biến dạng dẻo. 1-Khái niệm: Biến dạng dẻo là phần biến dạng của kim loại do ngoại lực tácđộng gây ra vẫn còn giữ lại trên vật thể sau khi đã thôi tác dụng của ngoại lực. Xét thí nghiệm kéo mẫu kim loại (hnh 18): Khi lực kéo PPđh : Người ta quan sát thấy mặc dù ngoại lực tăng rất ít hoặc hầunhư không tăng, nhưng biến dạng ∆ l tăng nhanh. Đây là giai đoạn chảy của vật liệu(AB). C P E P E P ch B P âh A L0 Lp F E o ∆L ∆L ∆L=L L P 0 Hình 18: Thí nghiệm kéo mẫu thép. 26 Khi P>Pch : Tăng ngọai lực P sẽ làm tăng biến dạng ∆ l, nhưng mối quan hệgiữa P và ∆ l không còn là mối quan hệ tỉ lệ nữa (đoạn BC). Trong giai đoạn này nếugiảm P biến dạng ∆ l cũng sẽ giảm, nhưng theo đường thẳng đứt đoạn EF. Khi P=0ta nhận thấy mẫu vẫn còn lại một đoạn biến dạng ∆ lD=OF. Biến dạng này được gọilà biến dạng dư hay biến dạng dẻo. Như vậy khi P=PE biến dạng∆ l=OE’=OF+FE’=∆ lD+∆ lđh . Như vậy biến dạng dẻo kim loại chỉ xảy ra khi ngoại lực tác động vượt quámột giới hạn nào đó (PTL). Khi biến dạng dẻo mức độ biến dạng phụ thuộc vàomức độ tăng của ngoại lực. Khả năng biến dạng dẻo được đánh giá bằng chỉ tiêu độgiãn dài tương đối: δ =∆ lmax /L0 và độ thắt tỷ đối: ψ=F/F0 ; Với ∆ lmax-Độ giãn dàitương đối lớn nhất khi mẫu bị kéo đứt, F và F 0 -Tiết diện mẫu tại cổ thắt khi đứt vàtiết diện ban đầu của mẫu. Các giá trị ngoại lực Pđh , Pch gọi là các giới hạn đàn hồi,giới hạn chảy. 2-Hiệu ứng hoá bền-biến cứng khi biến dạng dẻo: Khi mẫu thép đang ở trạng thái biến dạng dẻo ứng với ngoại lực tác độngP=PE , nếu ta giảm lực P=0, biến dạng đàn hồi mất mẫu còn lại biến dạng dư ∆ lD .Nếu tiếp tục tăng lực kéo trở lại mẫu lại tiếp tục biến dạng theo quy luật ban đầunhưng các giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy đều tăng hơn so với lúc ban đầu. Miềnđàn hồi của mẫu ứng với đoạn FE. Như vậy giới hạn đàn hồi của mẫu tăng từPđh→PE . Hiện tượng này gọi là hiệu ứng hoá bền-biến cứng của vật liệu khi biếndạng dẻo. 3-Nguyên nhân của biến dạng dẻo và biến cứng: Nguyên nhân chính của BD dẻo là sự trượt của các mặt tinh thể. Một hìnhthức khác của biến dạng dẻo ít xảy ra hơn là song tinh. Sự trượt của các mặt tinh thểxảy ra trên các họ mặt có mật độ nguyên tử dày đặc nhất và cũng là các họ mặt cókhoảng cách xa nhau nhất, liên kết giữa các mặt là yếu nhất. Phương dễ trượt nhấtcũng là phương có mật độ nguyên tử dày đặc nhất. Nguyên nhân gây nên trượt là doứng suất tiếp theo phương trượt do ngoại lực tác động vượt quá giới hạn trượt củavật liệu (hình 19). Có hai cơ chế trượt: Trượt cứng và trượt mềm. Trượt mềm là cơ chế trượtchủ yếu, trong đó có vai trò quan trọng của lệch thẳng (hình 20). Trong quá trình trượt của các mặt tinh thể có sự hình thành các lệch mới và sựtích tụ lệch mạng. Sự hình thành các lệch mới làm cản trở chuyển động của các lệch cũ là nguyênnhân chính gây nên hiện tượng biến cứng, hoá bền vật liệu. Ứng suất gây trượt trên 01 đơn tinh thể: Sự tích tụ lệch là nguyên nhân chính tạo ra vết nứt và sự phá huỷ dẻo. 1P Sin(2ϕ ∗ ) Cosλ τ= 2 F0 Như vậy có thể hình dung quá trình biến dạng dẻo và biến cứng của vật liệukim loại như sau: Khi ứng suất gây trượt do ngoại lực tác dụng trên một họ mặttrượt thuận lợi nào đó vượt quá giới hạn bền trượt của vật liệu, sự trượt sẽ xảy ratrên họ mặt đó. Sự trượt sẽ là các chuyển động liên t ...