Основы металлографии и пластической деформации стали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Основы металлографии и пластической деформации стали

В учебном пособии изложены металлофизические основы пластической деформации металлов и сплавов. Особое внимание уделяется описанию дефектов кристаллического строения, их взаимодействию, а также механизмам пластической деформации. Рассмотрены основные закономерности изменения структуры н свойств металлов и сплавов при различных температурно-скоростных режимах и способах обработки давлением. Описаны структурообразование в железных сплавах при кристаллиз^ ции и охлаждении в твердом состоянии, дефекты структуры слитка.
...
Учебное пособие предназначено для студентов и аспирантов металлургический и машиностроительных вузов, обучающихся по специальности «Обработка металла давлением», может быть использовано научными и инженерно-техническими работниками, занимающимися исследованием деформированных сталей.
...
Рецензенты: кафедра металловедения и термической обработки металлов Запорожского машиностроительного института (зав. кафедрой кандидат технических наук, доцент А. Д. Коваль), доктор технических наук, профессор С. С. Дьяченко (Харьковский автодорожный институт)
...
Металлография — наука о структуре металлов и сплавов. Она является основной частью современного металловедения — науки о взаимосвязи структуры металлов и сплавов с их физическими, химическими, механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами в различных условиях. Металлография служит основой создания металлических сплавов с заданными свойствами.
...
XXVII съезд КПСС определил ускорение научно-технического прогресса как главный рычаг повышения эффективности производства. Намечено повсеместно внедрить в производство ресурсосберегающие виды техники и технологии. Исходя из задач создания новой прогрессивной техники и реализации ресурсосберегающего направления в развитии экономики, поставлены задачи коренного улучшения структуры и качества конструкционных материалов, развития производства экономичных видов металлопродукции.
...
С 1972 г. СССР занимает первое место в мире по производству проката. Свыше девяти десятых объема выплавляемой стали поступает к потребителям после ее обработки давлением. При этом около девяти десятых составляет готовый прокат, используемый в машиностроении, металлообработке, строительстве (листы, рельсы, балки, прутки, трубы, различные профили), остальное — товарные заготовки.
...
Рождение металлографии как науки о металлах связывают с именем выдающегося русского ученого-металлурга Д. К. Чернова, открывшего в 1868 г. полиморфизм железа и заложившего основы современной теории кристаллизации металлов. В дальнейшем большой вклад в развитие науки о металлах внесли работы Н. С. Курнакова, Г. В. Вульфа, С. С. Штейнберга, А. А. Бочвара, Д. А. Садовского, Н. Т. Гудцова, К- П. Бунина, К. Ф. Стародубова (СССР), М. Лауэ и П. Дебая (Германия), У. Г. и У. Л. Брэггов, Юм-Розери и Н. Мотта (Англия), Э. Бейна, Р. Мейла (США).
...
Весь период развития металлографии характеризуется совершенствованием методов исследования структуры металлов и сплавов. Основными и наиболее доступными из них являются макро- и микроскопический. Макроскопический метод позволяет изучать структуру металла невооруженным глазом, микроскопический метод — с помощью оптического (светового) микроскопа. Зеренную структуру металлов и сплавов исследуют при максимальных увеличениях до 2000 раз. Применение высокотемпературной микроскопии дает возможность наблюдать процессы, протекающие при высоких температурах. Электронный микроскоп увеличивает изображение от нескольких тысяч до сотен тысяч раз. Металлические образцы могут исследоваться с его помощью на просвет путем использования тонких металлических пленок или угольных реплик, представляющих собой тонкие слепки с поверхности образцов (трансмиссионная электронная микроскопия).
...
Современная техника электронной микроскопии позволяет проводить исследования при высоких и отрицательных температурах, а также под нагрузкой. Это дает возможность расширить наши познания в области фазовых и структурных превращений, а также в области пластической деформации. С помощью растровой электронной микроскопии проводят анализ рельефа массивных образцов, необходимый при изучении поверхностей разрушения и пластической деформации. Возможности металлографии значительно расширились с применением высокотемпературного термического анализа, вакуумной дилатометрии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, нейтронографии, ионной и протонной микроскопии.
...
Открытие и применение в промышленности таких новых свойств металлических сплавов, в том числе сплавов на основе железа, как сверхпластичность, сверхпроводимость, уникальная прочность и других, позволили развить металлографию железа и стали особо высокой чистоты, использовать возможности космического металловедения, изучить условия управления структурой и свойствами железных сплавов в экстремальных условиях, выбрать пути повышения прочности, надежности и долговечности стальных изделий и тем самым уменьшить расход стали на их изготовление.
...
Наиболее высокопрочные стали имеют предел прочности на растяжение до 3000—4000 МПа. Его можно увеличить, используя рациональное легирование и обеспечивая оптимальное структурное состояние стали. Последнее достигается сочетанием обработки давлением и термической обработки. В последнее время все более широкое распространение находят различные виды термомеханической обработки стали, позволяющие получать сталь с достаточно высоким комплексом физических, механических, технологических и эксплуатационных свойств.
...
В учебном пособии рассмотрен ряд вопросов, которые в учебной литературе по металлографии не освещаются вовсе или им уделено недостаточно внимания. Пособие состоит из четырех разделов.
...
Первый раздел включает общие вопросы строения металлов и сплавов, необходимые для понимания последующих специальных разделов. Особое внимание уделяется теории дефектов кристаллического строения. Во втором разделе рассмотрены механизмы пластической деформации и теория развития деформации металлов и сплавов при различных условиях деформирования. В третьем разделе изложены основные вопросы структурообразования в сплавах на основе железа. Знание диаграммы состояния системы железо — углерод необходимо специалистам по обработке металлов давлением для понимания закономерностей формирования структуры стали при нагреве, деформации, охлаждении после деформации, промежуточной и окончательной термической обработке проката, различных видах термомеханической обработки, позволяющих получать прокат экономичных профилей с заданными структурой и свойствами. Четвертый раздел посвящен вопросам изменения структуры и свойств стали при различных видах обработки давлением. Освещены процессы структурообразования в сталях при горячей, теплой и холодной деформации, контролируемой прокатке, термомеханической обработке, термической обработке после деформации. Рассмотрены вопросы качества деформированной стали.
...
Большинство из известных в настоящее время химических элементов — металлы. Металлами и металлическими сплавами называют вещества, обладающие электро- и теплопроводностью, характерным блеском и высокой пластичностью. Такой комплекс свойств обеспечивается особенностями их атомно-кристаллического строения.
...
На внешних оболочках атомов металлов находится небольшое число электронов, слабо связанных с ядром. В изолированных атомах электроны движутся вокруг своих ядер на определенных энергетических уровнях. Если два нейтральных атома сближать, то их электроны будут испытывать силы притяжения от ядер соседних атомов. Двигаясь по орбитам обоих атомов, электроны становятся общими для этих атомов. Энергетические уровни свободных атомов при сближении расщепляются на два уровня с различной энергией. Когда объединяется много атомов, то расщепленные уровни образуют энергетические полосы. Валентные электроны всех атомов коллективизируются и получается так называемый электронный
...
Межатомные связи в металле состоят из сил притяжения между ионами и свободными электронами и сил отталкивания между одинаковыми по заряду частицами — ионами и электронами. Взаимодействие между положительными ионами и коллективизированными свободными электронами является основным фактором, определяющим метал
...
Высокая электропроводность металлов объясняется способностью электронов ускоряться под действием поля. Элементы с металлической связью вследствие ее ненаправленности (изотропности) и значительной компактности расположения атомов обладают высокой пластичностью, поскольку атомы при пластической деформации смещаются в равноценные исходным положения. Металлический блеск является результатом взаимодействия электронов со световыми волнами, падающими на поверхность металла.
...
Рис. 1.1. Изменение энергий отталкивания (7), при- Рис 1.2. Диаграмма состоя-тяжеиия (2) и взаимодействия атомов (3)
...
На рис. 1.2 представлена диаграмма фазового состояния металла. При условиях, отвечающих областям ниже линии АОВ, внутри линии СОВ и между линией АОС и вертикальной осью металл устойчив соответственно в газообразном Г, жидком Ж и твердом кристаллическом К состоянии. Двухфазные равновесия описываются линиями АО (кристалл — газ), ОС (кристалл — жидкость), ОБ (жидкость — газ). В точке О реализуется трехфазное равновесие кристалл — жидкость — газ.
...
Равновесное существование каждого из трех состояний обусловлено минимальным значением его свободной энергии. В точках фазовых переходов свободные энергии соответствующих фаз равны. Например, при температуре Ьх и давлении Рг 11к
...
Газообразный металл состоит из отдельных электрически нейтральных атомов, взаимодействие которых проявляется только при достаточном сближении их в процессе хаотического теплового движения. Среднее расстояние между атомами зависит от давления и обычно значительно превышает размеры самих атомов. Неионизированный металлический газ, как и любой другой, не проводит электрического тока.
...
Жидкий металл по своему атомному строению совершенно не похож на газообразный. Исследованиями установлено, что по ряду признаков жидкое состояние металла ближе к твердому, кристаллическому, чем к газообразному, хотя в расположении атомов жидкого металла нет той регулярности, которая является основным признаком кристаллического тела. В зависимости от степени нагрева выше температуры плавления расположение атомов в жидком металле все больше и больше отличается от расположения их в металле, находящемся в кристаллическом состоянии. Атомы в жидком металле перемещаются в объеме. Скорость их движения определяется температурой.
...
Поскольку при плавлении металла энергия межатомного взаимодействия ослабляется незначительно, в жидком металле постоянно проявляется стремление атомов к созданию группировок. В последних размещение атомов подобно их расположению в кристаллах. Такие группировки непрерывно создаются и непрерывно распадаются в различных участках объема. Чем выше температура и больше кинетиче-
...
Рис. 1.1. Изменение энергий отталкивания (7), при- Рис 1.2. Диаграмма состоя-тяжеиия (2) и взаимодействия атомов
...
В твердых металлах атомы занимают постоянные позиции, поэтому каждый атом окружен другими атомами, расположенными в определенном порядке. Характерное трехмерное периодическое расположение атомов, получаемое путем трансляции атома вдоль трех координатных осей, называется кристаллической
...
Из известных 14 типов кристаллических решеток в металлах наиболее часто встречаются три кристаллические решетки: гранецентриро-ванная кубическая (ГЦК) — у меди, железа, алюминия, золота, свинца; объемноцентрированная кубическая (ОЦК) — у лития, железа, калия, натрия; гексагональная плотная (ГП) — у цинка, магния, кадмия (рис. 1.3). Кроме того, сушествуют простая кубическая, ромбическая, тетрагональная, тригональная, моноклинная и другие кристаллические решетки. Например, тетрагональную решетку имеют уран, протактиний, нептуний, плутоний.
...
При очень быстром охлаждении тонких металлических пленок удается перевести металл из жидкого состояния в твердое, но не в кристаллическое, а в аморфное. Аморфные металлы, или металлические стекла, не имеют кристаллической решетки, расположение атомов в них, близко к размещению атомов в жидкости. Такие материалы обладают уникальными свойствами, в том числе высокой прочностью.
...
Различные кристаллические решетки имеют определенное рас-пеложение атомов в пространстве. Об этом можно судить по виду элементарной ячейки (рис. 1.4). Атомы в ОЦК решетке располагаются в вершинах и центре элементарной ячейки, в ГЦК решетке — в вершинах элементарной ячейки и в центрах ее граней. В плоскости базиса элементарной ячейки ГП решетки атомы образуют шестиугольники с атомом в центре, а между соседними базисными шестиугольниками располагается по три атома.
...
кристаллической решетки — это простейший ее элемент, при многократном перемещении которого относительно осей координат можно построить пространственную кристаллическую решетку. Описывая какой-либо тип решетки, достаточно рассматривать ее элементарную ячейку, так как последней присущи все особенности строения пространственной решетки.
...
Встречаются и менее плотные упаковки — простая кубическая, гексагональная неплотная, тетрагональная и другие, имеющие координационное число 2—4.
...
Если обозначить плотноупакованные слои буквами, то ГЦК и ГП решетки можно представить соответственно так: АВСАВСАВС..., АВАВАВ.... В элементарных ячейках этих решеток 74 % от общего объема заняты шарами, имеющими радиус 26 % объема приходится на долю пустот. О величине пустот можно судить, определив радиус шара гп, который можно в нее поместить. В ГЦК и ГП решетках пустоты имеют форму тетраэдров и октаэдров. Радиус гп тетраэдриче-ских пустот равен 0,2257?ш, октаэдрических 0,41 Положение
...
пустот в решетках показано на рис. 1.4. В ОЦК решетке радиус гп тетра-эдрических пустот составляет 0,291/?ш, октаэдрических 0,154/?ш, т. е. в ОЦК решетке поры имеют меньшие размеры, чем в плотноупакован-ных ГЦК и ГП решетках. Этим объясняется меньшая растворимость атомов внедрения в металлах с ОЦК решеткой по сравнению с таковой в металлах, имеющих ГЦК и ГП решетки. О «рыхлости» решетки можно судить по количеству пустот, приходящихся на один атом. В ГЦК и ГП решетках на один атом приходится две тетраэдрические и одна октаэдрическая пустота, в ОЦК решетке — три октаэдр ические и шесть тетраэдрических пустот.
...
Поскольку пластическая деформация кристаллических материалов развивается в определенных плоскостях и направлениях, необходимо уметь определять и обозначать различные атомные плоскости и направления в кристаллической решетке. Плоскости и направления обозначаются соответствующими индексами, указывающими их ориентацию относительно прямоугольных координатных осей — х, у, г. В качестве начала координат обычно выбирают точку, находящуюся в нижнем левом углу элементарной ячейки.
...
Для определения положения плоскости в решетке относительно начала координат используют отрезки, отсекаемые плоскостью на трех осях, считая от начала координат. Расстояния от начала координат до точек пересечения осей плоскостями измеряются через величины а, Ъ и с, т. е. длины ребер элементарной ячейки. Например, если плоскость пересекает ось х на расстоянии от начала координат, равном половине длины ребра элементарной ячейки, то считают, что отрезок, отсекаемый на оси х, равен 1/2о или просто 1/2. Если плоскость параллельна оси, отсекаемый на ней отрезок считается бесконечно большим и обозначается знаком бесконечности.
...
Все параллельные плоскости имеют одни и те же индексы Миллера-параллельные плоскости, расположенные на разных сторонах от нача; ла координат, будут различаться знаком индексов, например (631) и (631).
...
Семейство эквивалентных плоскостей, имеющих одинаковые индексы, заключается в фигурные скобки. Например, все грани куба обозначаются {100}.
...
Для определения кристаллографического направления в кристаллической решетке пользуются индексами направления, являющимися координатами точки, ближайшей к началу координат, через которую должен пройти от начала координат вектор направления. Величины координат точки приводятся к наименьшим числам, пропорциональным их первоначальным значениям. Индексы направления заключаются в квадратные скобки [и, v, w], система направлений с одинаковыми индексами — в остроугольные скобки (и, v, w).
...
В кубической системе кристаллографические направления перпендикулярны к соответствующим плоскостям с одинаковыми индексами, но различаются формой скобок, в которые заключены индексы. Например, семейство плоскостей куба обозначается {100}, а направлений <100>; совокупность октаэдрических плоскостей {111}, направлений <111>. Примеры расположения некоторых плоскостей и направлений в кубической решетке показаны на рис. 1.5.
...
Свойства кристаллов и характер пластической деформации зависят от соотношений между направлением приложенных напряжений и кристаллографических плоскостей. Кристаллографические плоскости и направления имеют разные расстояния между атомами, т. е. на единице площади размещается неодинаковое число атомов. Их количество на единице площади представляет собой ретикулярную
...
Физические и химические свойства металлов зависят от плотности упаковки атомов. В металлах проявляется анизотропия свойств, т. е. они обладают неодинаковыми свойствами в различных кристаллографических направлениях. Например, модуль упругости кристалла железа в направлениях (100), (ПО) и (111) равен соответственно
...
Рис 1.5. Кристаллографические плоскости и направления в кубической решетке
...
1,33 • 107, 2,2 • 107, 2,8 • 10е МПа, модуль сдвига кристалла меди в плоскостях (111), (100) и (110) равен соответственно 31 • 103, 77 • 103, 34 • 103 МПа.
...
Пластическая деформация начинается и развивается преимущественно в плоскостях и направлениях с наиболее плотной упаковкой атомов. В табл. 1.1 приведены плоскости и направления легкого скольжения в ОЦК, ГЦК и ГП решетках.
...
Плоскости и направлен легкого скольжения в разных типах кристаллических решеток
...
строения обусловливают повышение внутренней энергии металлов, что объясняется нарушением правильного расположения атомов. Их можно классифицировать следующим образом:
...
Точечные дефекты или несовершенства этого рода имеют размер атомного порядка, они локализуются в пределах элементарной ячейки кристаллической решетки (рис. 1.6).
...
Вакансиями являются незанятые места в узлах кристаллической решетки. При повышенных температурах, когда амплитуды теплового колебания атомов в кристаллической решетке значительны, создается возможность отрыва из поверхностного слоя атома, получившего избыточную энергию, необходимую для разрыва связей со своими соседями. На поверхности кристалла образуется вакансия, в которую может перейти соседний атом, вакансия же переместится на его место. В свою очередь в переместившуюся вакансию может перейти атом из более глубинного слоя кристаллической решетки, а вакансия перейдет на его место. Таким образом вакансия перемещается от поверхности в глубь кристалла. Это способ образования вакансии по Шоттки (рис. 1.6, а).
...
Другой вероятный способ образования вакансий по Шоттки заключается в поглощении атома в процессе тепловых колебаний недостроенной атомной плоскостью — дислокацией, субграницами и границами зерен, порами и трещинами.
...
Рис 1.6. Схемы образования вакансии (в, б) и дивакансии (в), перемещения атома на место вакансии (г), возникновения межузельного атома в ГЦК решетке (д)
...
может пройти вакансия через кристалл в случайных направлениях за одну секунду, достигает 300 см, т. е. скорость движения вакансии превышает 10 км/ч. Однако по прямой вакансия переместится на 10_3 см.
...
Для каждой температуры свойственно определенное соотношение между количеством вновь образующихся и исчезающих вакансий. Равновесная
...
С повышением температуры количество вакансий в кристалле возрастает, однако при любой температуре в случае равновесной концентрации вакансий сохраняется устойчивое состояние кристалла с минимальной энергией.
...
Рис 1.6. Схемы образования вакансии (в, б) и дивакансии (в), перемещения атома на место вакансии (г), возникновения межузельного атома в ГЦК решетке
...
плотноупакованных атомов для перемещения одного из атомов / на место вакансии необходимо несколько раздвинуть атомы 2 и 3 (рис. 1.6, г). Значит, при переходе из узла решетки, где энергия атома минимальна, на место вакансии атом должен преодолеть энергетический барьер Еи, высота которого определяет энергию
...
Вакансии стремятся распределиться в кристалле приблизительно равномерно по всему объему; даже при температурах, близких к температуре плавления, среднее расстояние между вакансиями — порядка двадцати межатомных расстояний. В некоторых случаях распределение вакансий в кристалле изменяется; избыточные вакансии могут конденсироваться, так как при этом уменьшается энергия системы.
...
При случайных столкновениях одиночных вакансий они могут объединяться в пары, или дивакансии (рис. 1.6, в). Энергия миграции (перемещения) дивакансии примерно вдвое меньше, чем моновакансий, и дивакансии оказываются более подвижными. Образование дивакансии
...
Неравновесную концентрацию вакансий можно получить, быстро охлаждая металл от высокой температуры, что приведет к повышению энергии кристалла и заметному изменению свойств. При последующем нагреве количество вакансий в единице объема уменьшается до равновесной величины в результате их диффузии к стокам. Возможна коагуляция вакансий, т. е. их объединение в крупные скопления с образованием микропор. Вакансии могут возникать при пластической деформации металла, в этом случае их концентрация пропорциональна степени деформации металла е. Образование вакансий при пластической деформации вызывает уменьшение плотности и увеличение объема металла.
...
Межузельные атомы представляют собой атомы, вышедшие из равновесного положения, которым является узел кристаллической решетки, и расположенные в межузельном пространстве. Наличие меж-узельных атомов приводит к локальным искажениям кристаллической решетки. Смещение соседних атомов может достигать 20 % от межатомного расстояния.
...
Межузельные атомы, как и вакансии, являются равновесными дефектами, однако энергия их образования выше. Например, для меди она составляет около 3 эВ, тогда как для возникновения вакансии затрачивается энергия, приблизительно равная 1 эВ. Поэтому концентрация межузельных атомов в металлах значительно меньше, чем концентрация вакансий. Поскольку искажения кристаллической решетки вокруг межузельного атома больше, чем около вакансии, энергия активации его миграции меньше, чем Еы вакансии, поэтому межузельные атомы подвижнее, чем вакансии.
...
Миграция межузельных атомов проходит по механизму диффузии вытеснением (рис. 1.6, д). Межузельный атом / в решетке ГЦК вытесняет атом 2, находящийся в центре грани, в положение 3, а сам занимает место в центре грани. При таком механизме миграции Еы меж-
...
узельного атома меди составляет около 0,16 эВ, а Еы вакансии достигает 1 эВ. Однако так как вакансий в металле значительно больше, чем межузельных атомов, самодиффузия происходит преимущественно по вакансион-ному механизму.
...
как и вакансии, могут образовать комплексы. Комплекс из двух межузельных атомов называется гантелью, цепочка межузельных атомов — краудионом. Краудион движется путем эстафетного перемещения атомов.
...
Инородные атомы примесей могут располагаться в междоузлиях решетки, растворяясь в металле. Для этого необходимо, чтобы размер атомов примеси был меньше размера атомов основного металла. Вокруг атома примеси внедрения решетка искажена. Внедренный атом может перемещаться по междоузлиям, так как для перехода из положения / в положение 2 ему нужно раздвинуть окружающие атомы на сравнительно небольшую величину (рис. 1.6, ё). Особенно легко атомы внедрения мигрируют в ОЦК решетке. Внедренные атомы могут перемещаться посредством вакансионного механизма, занимая место расположенной рядом вакансии или путем вытеснения атомов, находящихся в узлах решетки, в соседние междоузлия.
...
Атомы примесей, размер которых больше размера атомов основного этемента, не могут располагаться в межузельных областях. Такие атомы находятся в узлах кристаллической решетки основного металла, где вследствие различия размеров атомов возникают искажения в расположении атомов. Атомы примесей замещения мигрируют по вакан-сионному механизму, как и атомы основного металла, однако количество таких перемещений невелико, поскольку мала вероятность нахождения рядом вакансии. Скорость движения атомов замещения выше, чем атомов основного металла, что объясняется влиянием искажений решетки вокруг атомов примеси.
...
Атомы примесей образуют комплексы с вакансиями и межузель-ными атомами, поскольку при этом происходит взаимная компенсация упругих искажений разного знака. Атом примеси в комплексе с вакансией имеет значительно большую скорость перемещения, чем без нее. Комплекс вакансия — атом примеси мигрирует при участии соседних атомов основного металла. Наличие таких комплексов, с одной стороны, обеспечивает быструю диффузию атомов примеси, а с другой — связывает вакансии и снижает их роль в развитии самоднф-фузии.
...
Рис. 1.7. Искажения кристаллической решетки вблизи точечных дефектов:
...
Дислокации. Представление о них как о линейных дефектах атомной структуры кристаллических материалов возникло при попытках объяснить причины большого расхождения между теоретически вычисленным скалывающим напряжением, необходимым для деформации металла, и значением такого напряжения, определенным экспериментально. Теоретическое значение оказывается больше экспериментального в Ю3—104 раз. Такая разница между расчетной и экспериментальной величинами свидетельствует о том, что механизм процесса сдвига при деформации, основанный на предположении, что части кристалла при этом смещаются относительно друг друга вдоль плоскости скольжения как жесткие системы, не соответствует реальности. Это объясняется тем, что в кристалле, находящемся под внешним напряжением, взаимодействуют уже существующие в нем и возникающие под влиянием внешнего напряжения особого рода дефекты кристаллической решетки, названные дислокациями.
...
Схема краевой дислокации показана на рис. 1.8. Если в кристалле сделать разрез по плоскости АВСБ и сдвинуть части кристалла вдоль плоскости разреза, перпендикулярно к краю надреза, что полученная граница А В между участком, где скольжение уже произошло, и ненарушенным участком будет краевой дислокацией (рис. 1.8, а). Представим себе, что в части кристалла по каким-либо причинам появилась лишняя полуплоскость атомов, так называемая экстрапло
...
называют осевую зону дефектного участка кристалла, где очень сильны искажения решетки. Положение ядра дислокации в кристаллографической плоскости, являющейся плоскостью чертежа, обозначается знаком _|_. Совокупность таких центров в параллельных атомных плоскостях образует
...
Рис. 1.9. Сдвиг в кристалле, создавший винтовую дислокацию (а), и схема расположения атомов в зоне сдвига (б)
...
в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной, в нижней — отрицательной. Положение центра ядра отрицательной краевой дислокации обозначают знаком Т- Дислокация перемещается в плоскости АВ, называемой плоскостью
...
Большое значение в теории прочности и пластичности металлов имеет характер искажений кристаллической решетки вокруг краевой дислокации. У положительной краевой дислокации наблюдается растяжение кристаллической решетки под плоскостью скольжения, выше плоскости — сжатие решетки. У отрицательной дислокации — наоборот.
...
Винтовая дислокация показана на рис. 1.9. Если надрезать кристалл по плоскости A BCD и сдвинуть по этой плоскости одну часть относительно другой параллельно краю надреза, то границей сдвига окажется винтовая дислокация АВ (рис. 1.9, а). Дефект решетки (рис. 1.9, б) заключается в том, что одна ее часть (атомы изображены черными кружками) на некотором протяжении оказалась сдвинутой на один параметр решетки вниз по отношению к другой (белые кружки). Благодаря такого рода сдвигу части кристаллической решетки образовалась спиральная или винтовая поверхность. В отличие от линейной дислокации, лишней атомной плоскости у винтовой дислокации нет. Искажение кристаллической решетки здесь заключается в том, что вблизи оси дислокации атомы меняют своих ближайших соседей, в результате чего плоскости решетки изгибаются. Характер искажений зависит от знака винтовой дислокации. Если искажения решетки направлены по часовой стрелке, винтовая дислокация называется правой, если против часовой стрелки — левой.
...
Дислокации смешанной ориентации наиболее распространены в металлах и сплавах. Зона сдвига ABC на рис. 1.10 ограничена линией дислокации АС. Плоскость чертежа является плоскостью скольжения, черные кружки обозначают атомы, расположенные под плоскостью скольжения, белые — над ней. Вблизи точки А дислокация имеет вин*
...
Рис. 1.9. Сдвиг в кристалле, создавший винтовую дислокацию (а), и схема расположения атомов в зоне сдвига (б)
...
товую ориентацию, около точки В — краевую. Линия смешанной дислокации может оканчиваться на гранях кристалла, как это показано на рис. 1.10, кроме того, возможно существование замкнутой петли внутри кристалла. Отдельные участки петли имеют чисто винтовую или краевую ориентацию, но, в основном, ориентация дислокации смешанная. Петля определяет границу зоны сдвига части кристалла (внутри петли) относительно области вне петли, не претерпевшей сдвиг.
...
Дислокации, находящиеся в кристаллической решетке зерен и кристаллов, называют дислокациями решетки, или внутризеренными.
...
Геометрически дислокации характеризуются двумя параметрами: направлением линии дислокации и вектором Бюргерса Ъ. Последний можно определить по контуру
...
Рис. 1.10. Сдвиг в кристалле, создавший дислокацию смешанного типа (о), и схема расположения атомов в зоне сдвига (б^-)
...
им в идеальном кристалле последовательно от атома к атому замкнутый контур. При одинаковом количестве шагов в горизонтальных и вертикальных рядах мы в конце концов придем к начальному атому, т. е. в идеальном кристалле контур Бюргерса замкнут. В кристалле, содержащем положительную краевую дислокацию, контур Бюргерса окажется незамкнутым. Остается еще отрезок, длина и направление которого определяют векторБюргерса.
...
Дислокации, у которых вектор Бюргерса соответствует тождественной трансляции атома, называются полными или единичными. Векторы единичных дислокаций имеют в решетке различные направления. Энергия дислокаций будет минимальной в случае, когда их векторы Бюргерса параллельны направлению плотнейшей упаковки атомов в кристаллической решетке. Частичными являются такие дислокации, вектор Бюргерса которых не соответствует тождественной трансляции атома. Векторы Бюргерса частичных дислокаций меньше, чем полных.
...
Расположение вектора Бюргерса по отношению к линии дислокации зависит от вида дислокации. У краевой дислокации он направлен перпендикулярно (см. рис. 1.8, а), винтовой — параллельно (см. рис. 1.9, а), смешанной — под углом к линии дислокации АС (см. рис. 1.10, а).
...
Рис 1.11. Схема контура Бюргерса в кристалле без дислокации (а) и с краевой положительной дислокацией
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций
Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Основы металлографии и пластической деформации стали