 | Plastische Verformung kann immer nur durch blockweises Abgleiten verstanden
werden (und nicht etwa durch individuelle Atombewegungen). | |
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|  | Ein direkter Mechanismus -
wie gezeigt - würde Scherspannungen in der Größenordnung von ganz grob 10 % des E-
oder G-Moduls benötigen. | |
| | Reale Kristalle verformen sich aber schon plastisch
bei Spannungen, die um mehrere Größenordnungen kleiner sind! | |
| | Die entscheidenen Frage ist:
Was bestimmt die Fließgrenze Rp, d.h. die minimale mechanische Spannung, ab der
plastische Verformung beginnt. Rp ist im übrigen (bis auf einen Zahlenfaktor) so ziemlich
dasselbe wie "Härte". | |
| | Konsequenz:
Plastische Verformung erfolgt immer durch die (Erzeugung und) Bewegung von
Versetzungen. | |
| Versetzungen sind im Prinzip simple eindimensionale Defekte, trotzdem ist plastische Verformung mit
Versetzungen ein sehr komplexer Vorgang. | |
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| Wichtige Eigenschaften von Versetzungen sind: | |
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| | Charakterisierung durch Burgesvektor
b (i.d.R. kleinstmöglicher Translationsvektor des Gitters) und
Linienvektor t. | |
| | Versetzungsbewegung erfolgt in der durch
b und t aufgespannten Gleitebene. Gleitebenen sind i.d.R. die dichtest gepackten Ebenen des
Kristalls. Damit sind die möglichen Versetzungsstrukturen und Verformungen
geometrisch eingeschänkt. | |
| | Beliebige dreidimensionale plastische
Verfomung benötigt mindestens 5 Gleitsysteme = kristallographisch
verschiedene Kombinationen von Burgersvektor und Gleitebene. In fcc Kristallen gibt es 12 Gleitsysteme
(4 Ebenen × je drei b - Vektoren; Bild rechts). | |
| | Die Linienenergie
einer Versetzung ist » Gb2 » 5 eV/
|b|; Versetzungen sind damit niemals Gleichgewichtsdefekte. Der Kristall wird deshalb versuchen, die
Gesamtlänge aller Versetzungen, d.h. die Versetzungsdichte rVer zu
minimieren. | |
| | Versetzungen können nicht im Kristall enden, sondern nur an anderen Defekten und auf Oberflächen
/ Grenzflächen. | |
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| | Scherspannungen in der Gleitbenen üben auf die
Versetzung eine Kraft FV senkrecht zur Linienrichtung aus; die Versetzung wird sich bewegen,
sobald diese Kraft eine gewisse Mindestgröße überschreitet. Die Kraft pro Längeneinheit ist durch
die nebenstehende einfache Formel hinreichend gut gegeben. | |
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| Damit ist folgender Satz
"bewiesen" | | |
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| Plastische Verformung erfolgt sobald in den verfügbaren Gleitebenen eine kritische
Scherspannung tkrit überschritten wird |
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| | Diese kritische Scherspannung bestimmt
ziemlich unmittelbar die Fließgrenze Rp; sie kann in weiten Grenzen durch geeignete
Eingriffe in das Gefüge manipuliert werden. | |
| | Optimierung von tkrit ist die Grundlage der gesamten Metallurgie und damit der Zivilisation. |
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© H. Föll (MaWi 1 Skript)
