Ecruisarea materialelor metalice (durificarea prin deformare plastica la rece)

Posibilitatile multiple de alunecare oferite in special de structurile C.F.C. si C.V.C. favorizeaza o serie de interactiuni intre dislocatii sau intre dislocatii si alte obstacole din planul de alunecare. Desfasurarea in continuare a alunecarilor pe anumite plane devine astfel mai dificila si tensiunea tangentiala necesara producerii alunecarilor creste continuu, pe masura cresterii deformatiei. Fenomenul de crestere a tensiunii necesare pentru a produce alunecarea, datorat deformarii plastice anterioare si prin care metalul devine mai rezistent, mai dur, se numeste durificare prin deformare plastica la rece sau ecruisare.

Asa cum s-a aratat, ecruisarea este determinata de franarea miscarii dis-locatiilor pe planele de alunecare. Aceasta franare poate fi cauzata de interactiunea elastica dintre dislocatiile de acelasi semn care se deplaseaza pe plane de alunecare paralele si care nu se pot depasi reci-proc (formand configuratii stabile prin asezare suprapusa), de interactiunea dislocatiilor care se misca pe plane de alunecare ce se intersecteaza si care formeaza configuratii imobile, de dislocatiile care strapung planele de alunecare, de treptele formate in dislocatiile elicoidale etc., toate aceste obstacole formandu-se pe parcursul deformarii plastice.

In afara acestor obstacole, miscarea dislocatiilor mai poate fi franata si de limitele intercristaline, precipitatele microscopice sau impuritatile existente in structura. Se determina astfel o concentrare a dislocatiilor pe planele de alunecare, la barierele existente in reteaua cristalina, concentrare ce produce o tensiune de sens invers care se opune tensiunii de deformare.

Ecruisarea creste astfel cu cantitatea de dislocatii blocate si ea este cu atat mai intensa cu cat deformarea plastica este mai accentuata. Cu cresterea gradului de deformare se micsoreaza alungirea si gatuirea la rupere, rezilienta si densitatea, in timp ce rezistenta la rupere, limita de curgere, duritatea si rezistenta electrica cresc in mod corespunzator (fig. 15).

Deoarece grauntii tind sa-si orienteze sistemele de alunecare pe directia efortului aplicat, la deformarea plastica a materialelor metalice policristaline se produce o orientare a grauntilor numita textura sau orientare preferata. Grauntii se alungesc si structura devine astfel fibroasa, incluziunile nemetalice (silicati, sulfuri, oxizi etc.) sau elementele de neomogenitate chimica a solutiilor solide prezentand alungiri si distributii in siruri care se intercaleaza printre grauntii metalici alungiti. Acest fenomen poarta numele de fibraj si poate fi observat in majoritatea materialelor metalice datorita impuritatilor pe care le contin.

Fibrajul determina insa o anizotropie a proprietatilor deoarece impuritatile distribuite in siruri au o rezistenta relativ redusa si sunt fragile. Tratamentele termice ulterioare nu pot determina eliminarea completa a fibrajului deoarece incluziunile sunt insolubile la temperaturile uzuale pentru aceste tratamente.

In urma unor deformari puternice, grauntii sunt fragmentati in blocuri unite prin zone de concentrare a dislocatiilor si a altor imperfectiuni iar cristalele fragile se sfarma.

Cu toate ca prin ecruisare plasticitatea materialului scade, acest procedeu este utilizat pentru marirea rezistentei si duritatii cuprului, bronzurilor, alamelor, otelurilor etc., prin laminare, trefilare sau presare la rece. Ecruisarea in timpul deformarii plastice determina la ambutisare deplasarea deformarii din aproape in aproape si obtinerea unui perete de grosime uniforma iar la tragerea sarmei evita ruperea prin reducerea sectiunii acesteia.

Cea mai mare parte din energia consumata pentru deformarea plastica a unui material metalic se transforma in caldura, dar aproximativ 3 . 10% din energia consumata se inmagazineaza in retea sub forma de energie de deformare elastica a retelei cristaline (are loc in mod concret o generare de noi dislocatii, vacante, macle etc.), energie care poarta denumirea de caldura latenta de deformare.