Vì sao kim loại đã biến dạng dẻo có thể khó biến dạng tiếp hơn?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Nhiều kim loại có thể tăng sức chống biến dạng dẻo sau khi đã bị gia công biến dạng, vì các khuyết tật trong mạng tinh thể tạo thêm cản trở cho chuyển động tiếp theo. Hiện tượng gọi là biến cứng do biến dạng hoặc hóa bền biến dạng. Nó không có nghĩa kim loại chưa từng biến dạng, mà chính lịch sử chịu biến dạng đã làm trạng thái bên trong thay đổi.
Mạng tinh thể không trượt cả khối một lần
Trong mô tả vi mô, lệch mạng là một dạng khuyết tật của cách sắp xếp nguyên tử. Sự chuyển động của lệch mạng giúp những phần tinh thể trượt tương đối, tạo biến dạng không hồi.
Không nên hình dung tất cả liên kết trong một mặt phải đồng loạt bị bẻ rồi nối lại. Vai trò của khuyết tật giúp giải thích vì sao cơ chế biến dạng thật khác một tinh thể hoàn hảo được tưởng tượng đơn giản.
Càng nhiều chướng ngại, chuyển động càng khó
Khi vật liệu tiếp tục biến dạng dẻo, số lượng và cách phân bố lệch mạng có thể thay đổi. Chúng tương tác và cản chuyển động của nhau. Trong những điều kiện phù hợp, cần ứng suất lớn hơn để duy trì sự trượt tiếp.
Hình dung một lối đi ban đầu thông thoáng rồi xuất hiện nhiều chỗ vướng. Phép ví von giúp nhớ quan hệ giữa chuyển động và cản trở, nhưng lệch mạng không phải người đi bộ: đây là sự thay đổi cấu trúc và trường ứng suất trong chất rắn.
Một vật có thể bền hơn mà kém dễ tạo hình hơn
Gia công như cán hoặc kéo có thể được dùng để thay đổi hình dạng và tính chất kim loại. Tuy vậy, mức biến cứng còn phụ thuộc vật liệu, nhiệt độ, hướng biến dạng và những quá trình phục hồi cấu trúc.
Tăng ứng suất cần để biến dạng tiếp không đồng nghĩa sản phẩm chịu được mọi va đập hay chống nứt tốt hơn. Độ dẻo có thể giảm; vết nứt và mỏi vẫn là những câu hỏi khác cần đánh giá riêng.
Hiểu lầm: bẻ một chi tiết nhiều lần chắc chắn làm nó tốt hơn. Thao tác ấy có thể đồng thời gây hỏng và tích lũy nứt. Không dùng một chi tiết cần an toàn để thử hiện tượng.
Ghi nhớ: biến dạng dẻo thay đổi cấu trúc; lệch mạng bị cản hơn có thể làm biến dạng tiếp khó hơn. Luôn nêu điều kiện và phân biệt biến cứng với nứt mỏi.
Đọc thêm
- Vì sao vật liệu dẻo có thể cong nhiều trước khi gãy còn vật liệu giòn gãy khá đột ngột?
- Biến dạng đàn hồi khác biến dạng dẻo