Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 22. 2 juni 1953 - Mekanismen vid deformation av metaller, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
16 juni 1953
475
Mekanismen vid deformation
av metaller
53.9.37
När metaller deformeras mekaniskt vid medelhög eller
låg temperatur sker deras formförändring ofta helt och
hållet eller åtminstone till största delen genom glidning.
Deformation av metaller kan emellertid också uppstå
genom tvillingbildning och sådana fasomvandlingar som
kan ske utan diffusion, t.ex. austenit till martensit. Av
intresse är att det för alla metaller finns gränser för den
töjning som kan uppnås genom glidning eller tvillingbildning.
Metaller, som kan undergå fasomvandling, kan emellertid
genom denna deformeras mera och snabbare.
Glidning
Orsaken tros vara att kristaller har linjära
diskontinuiteter, kallade dislokationer, som bildar slutna figurer eller
slutar i en kristallyta. Ligger en dislokation i ett glidplan,
kan den därför anses vara en linje som skiljer den del av
materialet som glidit från den som inte gjort det.
En kristall kan vid påkänning glida längs hela sitt
tvärsnitt (fig. la) eller längs en del av det (fig. Ib och c).
1 senare fallet har det område, inom vilket atomer
förskjutits i förhållande till varandra, begränsningslinjer i
kristallen. Är dessa linjer vinkelräta mot den riktning, i
vilken glidning skett vid deformationen, kallas de
kant-dislokationer, R’Q’ (fig. 1). Är de parallella ined
glidrikl-ningen, kallas de skruvdislokationer, R’S’.
Kantdislokationer kan i allmänhet anses enkla, dvs.
uppkomna genom ett eller ett fåtal atomavstånds förskjutning.
Större glidningar som ofta iakttas hos kristaller är i
realiteten band av en viss tjocklek, i vilka förskjutningar i
flera parallella glidplan skett. Skruvdislokationer är
däremot ofta av högre ordning, dvs. uppkomna genom
förskjutningar på många atomavstånd. De glidlinjer som
iakttas hos kristaller är ca 1 000 gånger större än en enkel
dislokation.
En kantdislokation (fig. 2) kan anses ha uppkommit
genom addition av atomerna i det med en streckad, lodrät
linje märkta, övre halvplanet eller genom subtraktion av
atomerna i motsvarande undre halvplan. Varje rad av
atomer slutar vid dislokationslinjen. Stegens höjd vid
glidlinjer hos aluminium vid — 180°C har uppmätts till ca
2 000 Å vilket motsvarar ca 1 000 atomavstånd. Åtminstone
i metaller med kubiskt kristallgitter bildas stegen mycket
snabbt (på mindre än 0,01 s) och växer sedan inte. Ett
stegs ända (t.ex. S’ i fig. 1) kan däremot röra sig sakta
över kristallen när påkänningen växer.
Glidlinjer, som bildas vid högre temperatur, t.ex.
rumstemperatur, består av ett antal steg med 2 000 Å höjd, skilda
åt genom 200 Å breda avsatser. De kan kallas glidband
(fig. 3). Ju högre temperaturen är och ju lägre
deformationshastigheten, desto flera steg uppstår.
Plastisk deformation består alltså, åtminstone vid låg
temperatur, av en serie mycket snabba glidningar över ca
1 000 atomavstånd inom en yta av storleksordningen 1 mm2.
När denna yta begränsas av en fri kristallyta ser man ett
glidband på denna. Vid temperaturer i närheten av
rumstemperatur är det sannolikt att nya glidningar uppstår i
närheten av ett glidband. Därför bildas en följd av
glidband (två i fig. 3). Glidbanden behöver emellertid inte
räcka över hela kristallytan; ibland slutar de på den, och
den linje som då begränsar dem i kristallen är en
dislokation.
Man antar att metaller innehåller dislokationer vare sig
de är polykristalliniska eller består av en enda kristall.
I mjukglödgat tillstånd är avståndet mellan dem kanske
1 jM. Glidningar anses börja i dem och sedan sprida sig.
Kristallgittret som helhet har en teoretisk brottgräns, men
det innehåller ca 1012 dislokationer per kubikcentimeter
vid vilka glidningar kan börja vid mycket mindre
påkänningar.
För några år sedan uppställdes teorin att
utskiljnings-härdning beror på att elastiska töjningar uppstår i
kristallgittret omkring fällningens korn. Har ett material inre
töjningar, som är homogena över kanske några få
hundratal atomavstånd, kan inga dislokationer flytta sig och ger
därför inte upphov till glidningar, förrän påkänningen
blivit så stor att töjningarna överallt får samma tecken. Det
antas att glidlinjer slutar antingen i korngränser eller i
dislokationer vilkas rörelse hindras på detta sätt.
Det har visat sig att en mycket ren, enkel kristall av ett
ämne kan deformeras betydligt utan att bli hårdare.
Glidbanden sträcker sig då över hela kristallen. De stannar inte
i dislokationer därför att inga bundna finns. Man har
visat att sådana saknas bara om kristallen är så orienterad
att glidning kan ske endast i sinsemellan parallella plan.
Vidare har man funnit att om glidningar i mot varandra
lutande plan möts kan de förenas och bilda en sessil
(fastsittande) dislokation.
Det anses därför att utom korngränserna sessila
dislokationer begränsar glidningen i ett givet plan. I lokala
områden med stora inre spänningar är det sannolikt att
glidningar i mer än ett plan uppstår varigenom möjligheterna
för uppkomst av sessila dislokationer är stora. Därför
återgår inte heller dislokationerna till sina ursprungslägen
när lokala spänningar, som uppstår vid kallbearbetning
av ett material, upphör. Om alltså en glidning hejdas i
en korngräns eller en sessil dislokation uppstår där en
betydande inre töjning som låses fast genom uppkomsten
av flera sessila dislokationer. Materialet är
"töjningshär-dat" eller hårdbearbetat.
Fasomvandling
Metastabila austenitiska stål kan övergå till martensitiska
när de utsätts för påkänningar. Härvid sker töjningen i
omvandlingsområdet under förlängning av materialet i
kraftens riktning. Längdändringen kan ske utan glidning
eller tvillingbildning i grundmassan. Denna process kan
likna antingen tvillingbildning eller glidning, men i förra
fallet är den mer komplicerad, i senare fallet kan den
närmast betecknas som en partiell glidning.
Fig. 1. Glidning hos kristaller; a fullständig, b och c
ofullständig glidning; ABCD toppyta, PQRS glidplan, EFCB
glidyta, R’S’ skruvdislokation, R’Q’ kantdislokation.
Fig. 2.
Kantdislokation.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
