Prova di trazione e meccanismi di deformazione

Deformazione plastica dei materiali policristallini

Il processo di scorrimento macroscopico in un cristallo singolo può essere osservato nel caso dello scorrimento in un singolo cristallo di zinco.

I cristalli di un materiale policristallino hanno orientazioni e piani di scorrimento differenti tra grano e grano. Ad un'intensa deformazione plastica in un materiale policristallino corrisponde un'intensa deformazione, per scorrimento, di ogni singolo grano. Nel corso della deformazione lungo i bordi dei grani viene mantenuta sia l'integrità meccanica che la coesione; i bordi dei grani infatti, normalmente non si separano né si aprono.

Come conseguenza, ciascun grano viene costretto dai grani adiacenti ad assumere, entro certi limiti, una determinata forma. I materiali policristallini sono più forti di un loro singolo cristallo.

awareoir.OM-u.vn ArriNrifamineDid insaneArentLinee di scorrimentosulla superficie di uncampione di ramepolicristallino che èstato lucidato ed inseguito deformatoModificazione della microstruttura dei granidi un metallo policristallino dopodeformazione plastica A www.hiiLUNGA A oiDivinaSTIR OIVDi Appu CAN atAh Awww.tutor co-Effetto delle dislocazioni sulladeformazione plastica dei metalli• La presenza delle dislocazioni abbassa dioltre un ordine di grandezza lo sforzo criticoAOOvoINTUNA ON LOLA I di taglio per la deformazione plastica dei.NO TENSUNA lovehimIN materiali metallici.Le iemma:Owens FAPve scourer- • La presenza di dislocazioni infatti fa sì cheUN PlanoJV UN Arno per il movimento di un piano cristallinoJAA ' MinoriDM C AVO Di un rispetto all’altro sia necessario rompere ePENA 's reCOLOwir( Iown Disco carA riformare un numero di legami molto. inferiore.Schematizzazione del movimentodelle dislocazioniDru Local . ~ ,A Seibold

1. Le dislocazioni non possono scorrere in tutte le direzioni, ma sono caratterizzate da opportuni piani di scorrimento.
2. Il piano di scorrimento di una dislocazione è definito dalla linea di dislocazione e dal vettore di Burgers.
3. La mobilità delle dislocazioni è maggiore per le dislocazioni a vite (linea di dislocazione parallela al vettore di Burgers, quindi infiniti piani di scorrimento paralleli) rispetto alle dislocazioni a spigolo (linea di dislocazione perpendicolare al vettore di Burgers, quindi un solo piano di scorrimento).
4. Sotto un determinato sforzo esterno, la deformazione plastica inizierà quando la componente di taglio dello sforzo raggiungerà un valore critico in corrispondenza delle dislocazioni con il piano di scorrimento orientato in direzione più favorevole.
5. I piani di scorrimento più favorevoli sono quelli di maggiore

IcacI DNLOCAF ADSLOCANCWE LA ALTAD : TEMPERA runs.si wave whor )PARAUELIPlavi !Avino AD AGAy• Le dislocazioni a vite TEMPERA WA NewSi voir NONA ftrepossono spostarsi dal piano 'DEW newsmenCAMBIO iniziale di scorrimento adDIELPIANODiscernment Tuno parallelo (cross slip)• Le dislocazioni a spigolopossono "aggirare"Discount A.Servais si l'ostacolo tramitePassaro mouthWwe SilvaLO diffusione allo stato solido,PIANO .Avinoi . per moto di vacanze o. MMOL UnicoNEC NANNI interstiziali (climb)Di Abu rareI our ACOLO • Il cross-slip è più efficace del climb, per cuile dislocazioni a vite sono più mobili diquelle a spigolo.• Questi processi però sono efficaci solo adalta temperatura. A temperatura ambientel'unico processo è quello di scorrimentolungo il proprio piano (glide)• tuttavia... AUMENT A NUNil O-D. :E :DefersnnowArturo SALTO AVVIENTChuiFEN Ott CLIMBNO !Emission" "UN ' DtLA

DISLOLANCWEDISLOCANONE Effi's NA Afoul Inverness :NAL,UN CLIMBI ↳ ANDRANNO FarianHOSSA AAAACRANE Sower liar . L 'si Athos ruin Corwin'OEFOM-ocrmipas.nu o .Cosi inninsrirahlossaeoee )Li AromayAroma RSINAUE'Init Sotto l'azione della sollecitazionemeccanica, in corrispondenza di unostacolo, la dislocazione subisce un PEN oirorrauiiniziale arresto, ma, aumentando la Ancora B NOW AAvner ironE- SEArsollecitazione applicata, devia il suo ^ si eri cofortS Ocammino, producendo nuove dislocazioni.Questo fenomeno prende il nome disorgenti di Frank-Reed• Il comportamento delle dislocazioni equindi la deformabilità plastica dei materialimetallici è quindi strettamente dipendentedalla temperatura:• Ad alta temperatura il moto delledislocazioni è favorito dalla diffusione allostato solido, si ottengono quindi grandideformazioni plastiche applicando forzeabbastanza limitate• A bassa temperatura la deformazione plasticaproduce:– la

distorsione del reticolo cristallino del materiale metallico (che non riesce a ri-arrangiarsi per diffusione allo stato solido) – Il movimento delle dislocazioni con piani di scorrimento più favorevoli – La creazione di nuove dislocazioni in corrispondenza degli ostacoli con il meccanismo di Frank-Reed – Le nuove dislocazioni così generate si interconnettono e si ostacolano tra loro

Il risultato di tutto ciò è:

• Per deformare in modo plastico crescente un materiale metallico occorre fornire sempre più energia.
• Ovvero, un materiale metallico deformato a bassa temperatura opporrà una resistenza maggiore alla deformazione plastica rispetto a quando non ha subito deformazioni plastiche. Incrudimento
• Il fenomeno per il quale un materiale metallico deformato a freddo diventa sempre meno deformabile prende il nome di incrudimento.
• L’incrudimento è dovuto all’azione della deformazione plastica sulle

Dislocazioni che vengono aumentate in numero e diminuite in mobilità. EntreesPour KAM i.twr, evi.: Etna i var ern - whoset AVA AINTENT Cano:s Arthan worry1

Effetto del bordo di grano

• Il bordo di grano rappresenta una zona di discontinuità (difetto) del reticolo cristallino del metallo. Gli atomi presenti a bordo grano hanno energia maggiore di quelli interni, per questo motivo la diffusione allo stato solido a bordo di grano è favorita rispetto che nel resto del grano.
• Il bordo di grano rappresenta un punto d'arresto del piano di scorrimento delle dislocazioni

Comportamento del bordo di grano ad alta temperatura

• Ad alta temperatura la maggiore facilità di diffusione allo stato solido a bordo di grano favorisce lo sblocco del movimento delle dislocazioni attraverso i meccanismi di climb e cross-slip
• Il bordo di grano rappresenta quindi un punto di debolezza del grano e le fratture si producono in m