Deformarea plastica a monocristalelor ideale

Deformarea plastica a materialelor metalice este un proces ireversibil si se poate produce prin urrmatoarele mecanisme principale alunecare si maclare.

1. Deformarea plastica prin alunecare

Deformarea plastica prin alunecare este mecanismul principal prin care se deformeaza plastic un material metalic si consta din alunecarea unor pachete de material, unul peste celalalt, de-a lungul unor plane cristaline numite plane de alunecare.

Acest proces poate fi evidentiat prin solicitarea la tractiune a unei epruvete cilindrice formate dintr-un monocristal metalic.

O data cu atingerea limitei de curgere, pe suprafata epruvetei apar o serie de linii paralele, sectiunea epruvetei devine eliptica si partea superioara nu mai este coaxiala cu cea inferioara. La o analiza mai detaliata se observa pe suprafata epruvetei o serie de trepte (linii de alunecare) care au luat nastere prin alunecarea relativa a unor straturi de atomi suprapuse (fig. 10). Deoarece alunecarea se produce pentru un numar intreg de distante atomice, integritatea suprafetei poate fi refacuta prin rectificare de exemplu, in urma careia liniile de alunecare dispar (fig. 11).

Examinarea prin microscopie electronica la mariri de 20.000:1 releva insa ca ceea ce parea a fi o linie de alunecare este de fapt o banda de alunecare, formata din mai multe lamele, astfel ca denumirea corecta nu este cea de linie de alunecare ci de banda de alunecare. Alunecarea nu are deci un caracter uniform in sensul de a se produce pe fiecare plan in parte ci se produce pe un numar limitat de plane de alunecare.

Distanta dintre doua plane de alunecare vecine este de cca. 100 distante atomice, iar lungimea de alunecare de-a lungul unui plan este de cca. 1.000 distante atomice (fig. 12).

Alunecarea este produsa de tensiunile tangentiale si incepe pe planele de maxima densitate in atomi care sunt cel mai apropiat orientate de planul inclinat la 45° fata de directia solicitarii, iar directia de alunecare este directia cristalografica de mare densitate atomica, din planul respectiv, care face cel mai mic unghi cu linia de cea mai mare panta a planului de alunecare.

Alunecarea incepe atunci cand tensiunea tangentiala care actioneaza in planul de alunecare atinge o valoare critica numita tensiune tangentiala critica de alunecare. Marimea acesteia pentru un cristal este determinata de numarul de dislocatii existente in planul de alunecare si de interactiunea intre dislocatii sau cea intre dislocatii si impuritati. Avand in vedere aceste interactiuni, tensiunea tangentiala critica de alunecare trebuie sa scada atunci cand densitatea defectelor scade, cu conditia ca numarul de dislocatii ramase sa fie de minimum una deoarece, in caz contrar, tensiunea tangentiala critica creste brusc la valoarea rezistentei tangentiale a unui cristal perfect.

Ca urmare a tendintei de a aduce directia de alunecare in directia axei de intindere a monocristalului, in planul de alunecare se produce o rotatie in jurul unui ax perpendicular pe directia de alunecare. Aceasta rotatie a benzilor de alunecare produce benzi de deformare care sunt vizibile pe suprafata monocristalului sub diferite forme (forma de S, fascicule de benzi etc.).

Deformarea plastica prin maclare

Deformarea plastica prin maclare consta in deplasarea unei parti din cristal astfel incat intre partea deplasata si cea nedeplasata se stabileste o pozitie de simetrie in raport cu un plan numit plan de maclare ("imagine in oglinda"), asa cum se prezinta schematic in fig. 14. Zona deplasata (deformata) are astfel o orientare cristalografica diferita de cea a zonei nedeformate.

Maclele se produc fie prin deformarea la rece a cristalului sub actiunea unor forte exterioare si in acest caz se numesc macle de deformare, fie sub actiunea unor tensiuni interne rezultate prin deformare plastica la rece urmata de o recoacere de recristalizare si in acest caz poarta numele de macle de recoacere sau macle de recristalizare.

Spre deosebire de deformarea plastica prin alunecare, la maclare atomii se deplaseaza pe distante mai mici decat o distanta interatomica dar la acest proces participa toate planele atomice din regiunea maclata.

Maclarea are loc mult mai rapid decat alunecarea si in unele cazuri este insotita de un zgomot caracteristic (cazul staniului).

Prin schimbarea orientarii cristalografice a unor regiuni din graunti, maclarea poate determina ca noi sisteme de alunecare sa fie aduse in pozitii favorabile alunecarii.