khoa hoc vat lieu co khi-chuong 3-BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

1. Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ
- Để đánh giá tình trạng chịu lực của vật liệu thông qua
các biến dạng ta sử dụng máy kéo, nén để kéo hay nén
các mẫu vật liệu.

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

1. Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ
- Khi tiến hành kéo từ từ mẫu kim loại tròn, dài ta được
biểu đồ kéo hay biểu đồ tải trọng như hình.
- Biểu đồ này cho ta một khái niệm chung về các loại
biến dạng và phá huỷ.
P

b

Pb

c
a

Pa
PP

P

Tải trọng P

a. Biến dạng đàn hồi (OP)

- Độ biến dạng tỷ lệ bậc
nhất với tải trọng và khi bỏ
tải trọng thì biến dạng mất
đi. Vật trở về vị trí cũ

O

a'

a ''

Độ biến dạng l

1


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

1. Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ
b. Biến dạng dẻo:
* Định nghĩa:
- Biến dạng dẻo là một loại biến dạng còn giữ được
lượng biến dạng dư khi thôi tác dụng của tải trọng.
P

c
a

Pa
PP

P

Tải trọng P

- Khi khơng tác dụng lực nữa
thì mẫu co lại theo đường aa’
mà khơng trở về vị trí O ban
đầu nữa.

b

Pb

O

a'

a ''

Độ biến dạng  l

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

1. Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ
c. Biến dạng phá huỷ
b
P
* Định nghĩa
P

c
- Biến dạng phá hủy bắt đầu
tại b, dưới tác dụng của lực P
a
trong kim loại xuất hiện vết P P
nứt, gây biến dạng tập trung,
kích thước vết nứt tăng lên
và làm cho mẫu bị phá huỷ
O a'
a '' Độ biến dạng  l
tại điểm c.
b

a

Tải trọng P

P

2


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể theo cơ chế trượt
a. Cơ chế của quá trình trượt
* Đối với đơn tinh thể hồn thiện (lý tưởng)
- Q trình trượt xảy ra do sự dịch chuyển tương đối lẫn
nhau giữa hai phần của mạng tinh thể với những số
nguyên lần khoảng cách nguyên tử, để các nguyên tử ở

hai bên mặt trượt chiếm những vị trí cân bằng mới nên
khi bỏ tải trọng ra mạng tinh thể không thể trở lại hình
dạng cũ. Để lại bậc thang trên bề mặt tinh thể.




CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể theo cơ chế trượt
a. Cơ chế của quá trình trượt
* Đối với đơn tinh thể chứa lệch.
- Nếu trong mạng tinh thể có lệch thì chúng là nơi xuất
phát của q trình trượt, sự trượt nối tiếp nhau như
chạy tiếp sức, cho nên ở mỗi thời điểm chỉ có một số
lượng hạn chế các nguyên tử tham gia quá trình trượt,
do đó ứng suất gây ra trượt chỉ cần thấp.

3


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể theo cơ chế trượt
d. Cơ chế của quá trình trượt
* Đối với đơn tinh thể chứa lệch.
- Nếu có στ tác dụng lên mặt trượt
B'
thì sự cân bằng bị phá vỡ. Khi đó
A'

chỉ cần ứng suất có một giá trị khá
nhỏ thì bán mặt AB bắt đầu di
chuyển một đoạn rất nhỏ, tiến đến


B
A

vị trí đối diện với nguyên tử ở hàng dưới, lúc đó bán
mặt AB chuyển sang bán mặt A’B’

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể theo cơ chế trượt
d. Cơ chế của quá trình trượt
* Đối với đơn tinh thể chứa lệch.
+ Quá trình trượt xảy ra như vậy với sự chuyển động
của bán mặt AB từ trái sang phải và sự trượt kết thúc
khi bán mặt AB được chuyển ra tới bề mặt của tinh thể
và tạo ra ở đó một bậc thang

4


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

3. Đặc điểm biến dạng dẻo trong đa tinh thể.
- Các hạt trong đa tinh thể có biến dạng dư
khơng đều, chúng có định hướng phương
mạng khác nhau nên khi tác dụng tải trọng

các hạt sẽ bị biến dạng khác nhau. Hạt nào
có phương mạng định hướng thuận lợi thì
sẽ trượt và bị biến dạng trước với ứng suất
tương đối bé và ngược lại.
- Các hạt trong đa tinh thể khơng đứng độc lập mà gắn bó
với nhau do đó sự biến dạng dẻo của mỗi hạt ln có ảnh
hưởng đến các hạt bên cạnh và bị chúng cản trở.

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

3. Đặc điểm biến dạng dẻo trong đa tinh thể.
- Các hạt trong đa tinh thể có thể bị trượt
theo nhiều hệ trượt khác nhau và đồng thời
xảy ra sự quay của các mặt và phương trượt.
- Vùng biên giới hạt của đa tinh thể các
nguyên tử sắp xếp khơng trật tự nên khơng
hình thành được các mặt trượt và phương
trượt do đó sự trượt rất khó phát triển ở đây.
Chính vì vậy biên giới hạt là yếu tố hãm
lệch hiệu quả. Khi lệch chuyển dịch đến gần
biên giới nó bị dừng lại nên ở biên giới hạt
tập trung mật độ lệch khá cao.

5


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

4. Phương hướng nâng cao độ bền của kim loại
- Độ bền là chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng và phổ biến để

đánh giá chất lượng của kim loại và hợp kim.
- Lệch làm cho kim loại dễ biến dạng (độ bền thấp) nhưng
khi mật độ lệch tăng thì tăng thêm yếu tố hãm lệch làm cho
lệch khó chuyển động (tăng độ bền) vì vậy mối quan hệ
giữa độ bền và mật độ lệch trong kim loại và hợp kim rất
khăng khít.
* Ảnh hưởng của mật độ lệch tới độ bền kim loại
- Mật độ lệch bằng không (mạng lý tưởng) độ bền đạt giá
trị cực đại (độ bền lý thuyết)

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

4. Phương hướng nâng cao độ bền của kim loại
- Mật độ lệch tăng quá trình trượt xảy ra dễ dàng tức độ
bền thực tế sẽ giảm.
- Mật độ lệch vượt quá giá trị tới hạn nào đó, bản thân
lệch lại cản trở chuyển động của lệch làm độ bền thực tế
tăng lên.
- Vậy ta có hai phương hướng nâng cao độ bền
a. Giảm mật độ lệch:
- Nếu kim loại có cấu tạo hồn
tồn lý tưởng tức khơng chứa
lệch thì độ bền rất cao, vì vậy
người ta tìm cách làm giảm
lệch, tuy nhiên để chế tạo ra
1 23 4 5 6
các đơn tinh thể siêu sạch thì
gặp rất nhiều khó khan và chi
phí lớn.

6


CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

4. Phương hướng nâng cao độ bền của kim loại
b. Tăng mật độ lệch:
- Khi tăng mật độ lệch khoảng cách giữa các lệch càng
nhỏ, tương tác lệch giữa chúng càng mạnh và chúng
càng khó chuyển động khi biến dạng dẻo.
- Đây là phương pháp tăng bền chủ yếu hiện nay và rất
phổ biến đạt hiệu quả cao.
* Trong kỹ thuật người ta thường dùng các phương
pháp tăng bền sau:
- Làm nhỏ hạt: khi hạt nhỏ biên giới hạt tăng lên làm
tăng khả năng hãm lệch nên tăng độ bền của kim loại
- Làm xô lệch mạng: khi mạng tinh thể bị xô lệch, làm
tăng mật độ lệch dẫn đến các lệch cắt nhau hình thành
nên các chốt cố định cản trở chuyển động của lệch nên
làm tăng độ bền của kim loại

CHƯƠNG 3: BIẾN DẠNG DẺO VÀ KẾT TINH LẠI CỦA K LOẠI

4. Phương hướng nâng cao độ bền của kim loại
b. Tăng mật độ lệch:
- Tạo ra các pha cứng phân tán trên nền kim loại:
các pha cứng như những chốt cản trở biến dạng dẻo của
kim loại làm tăng độ bền của kim loại
- Tạo dung dịch rắn: có sự phân bố nồng độ theo chu
kỳ với bước sóng xác định. (chuyển biến spinodan)

- Kết hợp nhiều phương pháp: kết hợp hợp kim
hóa+biến dạng…

7