Основы металлографии и пластической деформации стали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Основы металлографии и пластической деформации стали

где в — модуль сдвига; / — длина дислокации; /?к — радиус кристалла; ^0 — радиус ядра дислокации; р — коэффициент Пуассона.
...
Расчетами установлено, что энергия дислокации значительна по величине и может составлять 2—4 эВ, если длина дислокации невелика и соответствует размеру вектора Бюргерса. У дислокаций большего размера энергия значительно выше. Энергия винтовой дислокации примерно на одну треть меньше, чем краевой.
...
Движение дислокаций разнообразно. Заштрихованные области на рис. 1.8, а, 1.9, о, 1.10, а являются зонами сдвига одной части кристалла относительно другой в результате движения дислокации в плоскости скольжения. Таким образом, дислокация является линейным дефектом, образующим внутри кристалла зону сдвига. Краевая дислокация движется в направлении, параллельном вектору Бюргерса, винтовая — в направлении, перпендикулярном к вектору Бюргерса.
...
Под действием сдвигающих напряжений становится возможным движение дислокации вдоль плоскости скольжения. Такое движение называют скольжением
...
присоединения краем экстраплоскости дислокации вакансий и межузель-яых атомов они скапливаются вблизи дислокации, внося дополнительные искажения в решетку.
...
Винтовые дислокации могут переходить из одной плоскости скольжения в другую без переноса массы (в отличие от краевой дислокации), «ели на пути их движения встречается какой-либо барьер. Этот процесс называют поперечны
...
При движении дислокаций в кристалле происходит взаимодействие их друг с другом. Оно сложно и многообразно. Наиболее простым является взаимодействие двух дислокаций, расположенных в одной плоскости скольжения. Как уже отмечалось, по обе стороны плоскости скольжения решетка около дислокации искажена по-разному. Если дислокации имеют один знак, то при их сближении будут взаимодействовать участки решетки с искажениями одного знака, что должно привести к усилению нарушения строения решетки. В этом случае ■одноименные дислокации отталкиваются.
...
Когда дислокации имеют противоположные знаки, то их сближение под действием напряжения т приводит к уменьшению искажений решетки, так как сжатые и растянутые участки совмещаются. Следовательно, обе дислокации притягиваются, что приводит к их исчезновению. Винтовые дислокации, расположенные в одной плоскости скольжения, взаимодействуют аналогично краевым дислокациям.
...
Взаимодействие дислокаций, расположенных в соседних параллельных плоскостях скольжения, более сложно (рис. 1.13). Если краевые дислокации имеют разный знак, то при встрече происходит их аннигиляция (взаимное уничтожение). Когда дислокации обращены друг к другу растянутыми участками решетки, в месте их слияния образуется ряд вакансий, расположенных вдоль линии дислокации (рис. 1.13,
...
Рис. 1.12. Схема диффузионного движения дислокации путем присоединения вакансии (а) и нового атома (б)
...
Рис. 1.13. Схема слияния дислокаций, расположенных на смежных плоскостях скольжении (о, б), и взаимодействия краевых дислокаций в параллельных плоскостих (в, г}
...
а). Если дислокации обращены друг к другу экстраплоскостью, то в зоне их слияния образуется ряд дислоцированных, или межузельных атомов (рис. 1.13, б). Две параллельные краевые дислокации одного знака при х = 0 находятся в устойчивом равновесии, а при х = у — в неустойчивом (рис. 1.13, в). Энергетически выгодным является вертикальное расположение их одна над другой так, чтобы совмещались искажения разноименного характера и образовывались вертикальные стенки. Две параллельные краевые дислокации разных знаков при х = у находятся в устойчивом равновесии, а при х = 0 — в неустойчивом (рис. 1.13, г).
...
Рис. 1.13. Схема слияния дислокаций, расположенных на смежных плоскостях скольжении (о, б), и взаимодействия краевых дислокаций в параллельных плоскостих (в,
...
Взаимодействие винтовых дислокаций на параллельных плоскостях ■скольжения имеет более простой характер, так как искажения решетки вокруг них одинаковы по обе стороны плоскости скольжения. Дислокации одного знака в этом случае отталкиваются, а разных знаков — притягиваются.
...
При пересечении дислокаций, расположенных на пересекающихся плоскостях скольжения, на них возникают ступеньки — пороги {рис. 1.14). Величина порога на одной дислокации соответствует вектору Бюргерса другой дислокации. Рассмотрим случай встречи двух краевых дислокаций с взаимно перпендикулярными векторами Бюргерса (рис. 1.14). Краевая дислокация АВ с вектором Бюргерса Ьг движется в плоскости скольжения Q и пересекает краевую дислокацию CD с вектором Бюргерса Ь2, лежащую в плоскости Р (рис. 1.14, а). В результате часть кристалла перед плоскостью скольжения Q смещается вниз на один период решетки относительно части кристалла за плоскостью Q (рис. 1.14, б). На плоскости Р образуется ступенька, а дислокация CD оказывается разделенной на части СМ и M'D', лежащие в соседних параллельных плоскостях скольжения. Отрезок ММ' является порогом дислокации с вектором Бюргерса Ь3. Порог имеет краевую ориентацию, он подвижен и не тормозит движение дислокации CD'.
...
В случае взаимодействия двух краевых дислокаций с параллельными векторами Бюргерса на обеих дислокациях образуются неподвижные пороги винтовой ориентации, тормозящие движение этих дислокаций. При пересечении краевых дислокаций с произвольно ориентированными друг относительно друга векторами Бюргерса на дислокациях образуются неподвижные пороги смешанной ориентации.
...
Рис. 1.14. Взаимодействие краевых дислокаций с взаимно перпендикулярными векторами Бюргерса
...
Когда вектор Бюргерса винтовой дислокации совпадает с плоскостью скольжения краевой, при пересечении дислокаций образуется ступенька с винтовой ориентацией. В случае взаимно перпендикулярных векторов Бюргерса винтовой и
...
Дислокации взаимодействуют с атомами примесей, которые образуют вблизи дислокаций скопления — «атмосферы». Атомы примеси внедрения притягиваются к области растяжения решетки (под краем экстраплоскости). Здесь им легче размещаться, чем в бездефектной области решетки. Атомы примеси замещения притягиваются к сжатой области решетки дислокации.
...
Чем больше разница в размерах атомов примеси и основного металла, тем больше энергия упругого взаимодействия дислокации с атомом примеси. Винтовая и смешанная дислокации также притягивают к себе атомы примеси, что способствует уменьшению искажений решетки. Атомы примеси взаимодействуют с полем касательных напряжений вокруг винтовой дислокации. Сильнее к последней притягиваются атомы примесей, искажающие решетку в разных направлениях неодинаково. Смешанная дислокация притягивает к себе любые атомы. Скопление атомов примесей на дислокациях называется атмосферой
...
Концентрацию атомов примеси в атмосфере Коттрелла Ск можно определить, зная энергию взаимодействия атома и дислокации Ек:
...
где С0 — средняя концентрация примеси в металле. При понижении температуры концентрация атомов примеси в атмосфере Коттрелла возрастает, и в случае превышения предела растворимости примеси в металле возможно образование выделений второй фазы.
...
Атомы примеси могут упорядоченно располагаться в поле напряже» ний вокруг краевой и винтовой дислокаций. Например, в ОЦК решетке атомы внедрения находятся в октаэдрических пустотах, соответствующих серединам ребер элементарной ячейки, что уменьшает свободную энергию кристалла. Упорядоченное размещение примесных атомов внедрения вокруг линии дислокации называют атмосферой
...
В реальных металлах присутствуют частицы второй фазы и посторонних неметаллических включений, которые взаимодействуют с дислокациями (рис. 1.15). Если кристаллические решетки металла и включения не сильно отличаются, дислокация может пройти через включение (рис. 1.15, а), при этом на частице образуется ступенька, равная вектору Бюр-Рис. Ы5. Взаимодействие дис-
...
и, кроме того, с появлением ступеньки увеличивается протяженность поверхности раздела между частицей и металлической основой (матрицей), что служит одной из причин упрочнения двухфазных сплавов. Переход дислокации в решетку включения в общем случае сопровождается переменой плоскости скольжения дислокации и образованием на последней ступеньки.
...
Чаще всего атомные структуры частицы включения и основного металла сильно отличаются, поэтому частицы препятствуют движению дислокации. При встрече дислокации с такими препятствиями она выгибается на угол ф (рис. 1.15, б). Если напряжение позволяет выгнуть дислокацию в полуокружность между частицами, то дислокация по механизму Орована будет их обходить, оставляя позади петли вокруг включений (рис. 1.15, в). Образующиеся вокруг частиц дислокационные петли способствуют упрочнению двухфазных сплавов, предел текучести которых определяется из выражения
...
Дислокации могут обходить включения и путем поперечного скольжения, оставляя позади них одну дислокационную петлю в случае винтовой дислокации (рис. 1.15, г).
...
Кристалл состоит из субзерен (блоков), слегка взаимно разориентированных. Когда слегка разориентированные части кристалла срастаются, вертикальные атомные плоскости в месте срастания обрываются и на границе между ними возникают дислокации (рис. 1.16, о).
...
Если образование зародышей кристаллов происходит гетерогенным путем, на поверхность подложек могут выходить винтовые дислокации, т. е. готовые ступеньки, которые как бы продолжаются в растущий кристалл.
...
При охлаждении закристаллизовавшегося металла резко уменьшается равновесная концентрация вакансий, избыточные вакансии конденсируются, в результате чего появляются вакансионные диски. Когда диаметр вакансионного диска превышает некоторую критическую величину, под действием сил межатомного притяжения диск захлопывается и образуются две дислокации противоположных знаков (рис. 1.16, б). Это явление называют захлопыванием вакансионного диска. Неравномерное распределение в кристалле атомов примесей приводит к искажению решетки и возникновению упругих напряжений. В местах сопряжения участков кристалла с разным количеством примесей образуются дислокации.
...
На рис. 1.17 показаны схемы дислокационных источников. Дислокации зарождаются на неметаллических включениях. В процессе быстрого охлаждения на границе металл—включение возникают напряжения, обусловленные различием коэффициентов термического сжатия. Уменьшение напряжений происходит путем образования дислокаций несоответствия и испускания дислокаций поверхностью раздела. Вблизи включений количество вакансий повышено, поэтому очень вероятно вахлопывание вакансионных дисков, которые взаимодействуют с дислокациями, образовавшимися у поверхности раздела, и движутся от включения. Конфигурация источников дислокаций, которые называются источниками
...
Рис 1.16. Схемы образования дислокаций иа границе блоков (а) и в месте скопления вакансий (б)
...
Рис. 1.17. Схемы действия дислокационных источников Бардина — Херринга в случае краевой начальной дислокации (о), дислокации смешанного типа (б)
...
Механизм образования дислокаций при деформации был почти одновременно предложен физиками Франком и Ридом, поэтому источники дислокаций получили название источников
...
Рис. 1.17. Схемы действия дислокационных источников Бардина — Херринга в случае краевой начальной дислокации (о), дислокации смешанного типа
...
На рис. 1.18 показан источник дислокаций, обнаруженный в железном сплаве. Один источник Франка — Рида может генерировать сочни дислокаций. При испускании каждой дислокации одна часть кристалла смещается относительно другой на величину вектора Бюргерса. Источниками дислокаций являются поверхностные дефекты (внешние поверхности, границы зерен и их тройные стыки, границы субзерен и двойников).
...
Количество дислокаций в кристаллах оценивается плотностью дислокаций рх, под которой понимают суммарную протяженность дислокационных линий в 1 см3. Плотность дислокаций выражается в см-2, если длина дислокации измеряется в см. В месте выхода дислокаций на поверхность шлифа при травлении в специальном реактиве образуются ямки травления. Подсчитав их количество на единице площади шлифа, можно вычислить плотность дислокаций в металле. Ее часто определяют по электронно-микроскопическим фотографиям. В тщательно выращенных монокристаллах рЛ » 103—104 см~2; в хорошо отожженных монокристаллах р1 л; 105 см-2; в литом и отожженном металле р± « 107—108 см-2; в деформированном металле (}± = Ю11—1012 см-2.
...
Пластическая деформация металлов осуществляется в результате движения дислокаций в плоскостях скольжения, поэтому при наличии дефектов кристаллической решетки обеспечивается пластическое течение металла. Но дислокации в процессе деформации скапливаются у препятствий, в результате чего металл упрочняется, наклёпывается. Для упрочнения металлов и сплавов желательно создавать побольше дефектов кристаллической решетки, препятствующих движению дислокаций. Точка а на рис. 1.19 соответствует теоретической прочности металла, когда количество дефектов близко к нулю. Увеличение количества дислокаций приводит к резкому снижению прочности до минимума в точке б, а дальнейший рост количества дефектов и их взаимодействие — к упрочнению металлов. Все известные методы обработки
...
Рис. 1.18. Источник дислокаций в нержавеющей стали
...
Рис. 1.20. Схемы образования дисклина-ций и расположения атомов в районе дис-клииаций разных типов {АА' — линия дисклинацин)
...
упрочняют металлы и сплавы за счет увеличения количества дефектов кристаллической решетки. В металлических нитевидных кристаллах, практически не имеющих дефектов, достигнута прочность, близкая к теоретической. Предел прочности нитевидного кристалла чистого железа диаметром 0,1 мкм составляет 13360 МПа, тогда как обычный монокристалл железа, содержащий дефекты структуры, имеет предел прочности 300 МПа.
...
трансляционным смещением частей кристалла на вектор Бюргерса Ъ, т. е. являются линейными несовершенствами трансляционного типа. Существуют также линейные дефекты, обусловленные поворотом частей кристалла на
...
Рассмотрим некоторые особенности строения дисклинации (рис. 1.20). Если надрезать цилиндрический кристалл и раздвинуть кромки разреза вокруг оси г на угол %, то возникнет щель в форме клина (рис. 1.20, а), которую можно заполнить материалом, подобно тому как вводилась лишняя экстраплоскость при образовании краевой дислокации. Из кристалла можно также извлечь его часть в виде клина, а кромки разреза повернуть друг к другу вокруг оси г на угол х-
...
Рис. 1.20. Схемы образования дисклина-ций и расположения атомов в районе дис-клииаций разных типов
...
Дисклинация называется полной, если вектор поворота соответствует повороту симметрии данного кристалла. В этом случае со равен ±л/2 и -(-л/З. В зависимости от типа симметрии, т. е. от значения со различают 60 (рис. 1.20, в) и 90-градусные (рис. 1.20, г) клиновые дисклина-ции. Линия дисклинации проходит через точку А, совмещенную с осью поворота. Центральный атом в точке А окружен меньшим количеством соседей, чем остальные атомы. Решетка вблизи дисклинации искажена пол действием сжимающих и растягивающих напряжений.
...
Если надрезать цилиндрический кристалл и поворачивать кромки разреза на вектор поворота, перпендикулярный к поверхности разреза, т. е. параллельный оси у, то возникает дисклинация кручения (рис. 1.20, б). Схема расположения атомов в районе дисклинации кручения показана на рис. 1.20, д.
...
Характеристиками дисклинации служат пространственное расположение линии дисклинации /д и вектор поворота (рис. 1.20, а, б). У клиновых дисклинации будет разный знак в случае, когда векторы поворота равны по величине и противоположны по направлению. Клиновая дисклинация имеет положительный знак, если она образована извлечением клина из кристалла, и отрицательный —при внедрении клина в кристалл.
...
Появление дисклинации повышает внутреннюю энергию кристалла. Расчетами установлено, что дисклинация имеет энергию, превышающую энергию дислокации почти на четыре порядка, поэтому дисклинации образуются труднее, чем дислокации.
...
Дисклинации взаимодействуют друг с другом. Две дисклинации одного знака, как и дислокации, отталкиваются, разных знаков — притягиваются. Сила взаимодействия клановых дисклинации примерно в четыре раза больше, чем дисклинации кручения.
...
Характер взаимодействия дисклинации с дислокациями зависит от взаимной ориентации вектора поворота и вектора Бюргерса и расположения дислокации. Если сила, действующая на дислокацию со стороны дисклинации, перпендикулярна к направлению краевой компоненты, то дислокация переползает с одной плоскости скольжения на другую. Если сила направлена к краевой компоненте вектора Бюргерса не под прямым углом, то дислокация может не только переползать, но и перемещаться вдоль плоскости скольжения.
...
При приближении дислокации к дисклинации возможно вращение дислокации. Это приводит к сдвигу части кристалла на угол % относительно первоначального положения. Последующие сдвиги такого же характера вызывают поворот одной части кристалла по отношению к другой.
...
Пересечение дисклинации движущейся дислокацией приводит к образованию ступеньки на дисклинации и к появлению нового отрезка дислокации, исходящего из этой ступеньки и оканчивающегося на движущейся дислокации. Если дислокация подходит близко к клиновой дисклинации, то возможно поглощение дислокации дисклинацией, причем не по всей длине дислокации. Образуется дисклинационно-дислокационный комплекс, в котором линия дисклинации остается
...
непрерывной, а дислокация оканчивается на дисклинации. На дисклинации появляется ступенька с винтовой ориентацией, из которой в дальнейшем может выходить как винтовая, так и краевая дислокация.
...
Дисклинации взаимодействуют с точечными дефектами. Вакансии и межузельные атомы могут как притягиваться к дисклинации, так и отталкиваться от нее. Например, вакансия притягива-'тся к отрицательной клиновой дисклинации и отталкивается от положительной. Как и дислокации, дисклинации переползают в кристалле, поглощая или испуская точечные дефекты.
...
Дисклинации возникают в кристалле при пластической деформации. Источник дисклинации аналогичен источнику дислокаций Франка — Рида.
...
Внутренние границы кристаллов являются мало- и среднеугловыми границами. В процессе роста кристалла при кристаллизации металла атомы присоединяются к поверхности кристалла. При этом происходят ничтожно малые нарушения кристаллической решетки. В результате накопления нарушений в направлении роста кристалла через какое-то расстояние должно наметиться искажение кристаллической решетки. Подобного рода нарушения усугубляются тем, что наращивание кристалла происходит одновременно в разных местах его поверхности и при встрече таких участков окажется неизбежной их некоторая разориентация. В результате кристаллическая решетка оказывается разделенной на участки, именуемые блоками,
...
называют малоугловыми границами, угол вб для них находится в интервале от нескольких минут до нескольких градусов.
...
Из-за взаимной разориентации некоторые атомные плоскости обрываются около границ блоков. Места их обрыва представляют собой экстраплоскости, присутствие которых обусловливает появление дислокаций (см. рис. 1.16, а). В пределах каждого блока решетка имеет правильное строение, места контакта блоков представляют собой поверхность раздела внутри кристалла — субграни-
...
В промежутках между ними наблюдается хорошее совпадение решеток блоков. Угол разориентировки блоков вб определяется следую-
...
Выражение (1.8) справедливо для границ блоков, состоящих только из краевых или винтовых дислокаций. Границы блоков могут иметь дислокационное или дисклинацион-ное строение (рис. 1.22). Граница блоков, состоящая из краевых дислокаций, называется границей
...
верхности имеют меньше соседей, чем атомы на внутренних границах, то в результате тепловых колебаний они могут покинуть кристалл. В этих местах появятся вакансии. Вблизи поверхности в кристалле повышено количество вакансий, атомов примеси и дислокаций. Энергия свободной поверхности, имеющая выступы и впадины, значительно превосходит энергию внутренней части кристалла.
...
Границы зерен. Реальные металлы и сплавы состоят из множества кристаллов (зерен), поэтому они являются поликристаллическими телами (рис. 1.23, в). Размеры зерен в металлах колеблются от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Зерна соединяются друг с другом своими внешними поверхностями. Места соприкосновения зерен называются границами зерен и являются поверхностным дефектом. В каждом зерне вблизи границы раздела наблюдается искажение правильного строения кристаллической решетки. Границы зерен в отличие от границ блоков являются болыиеугловыми, так как соседние зерна обычно разориентированы на большие углы, а ширина границы и ее структура зависят от степени разориентировки соседних зерен.
...
Для объяснения структуры большеугловых границ было предложено несколько моделей: модель аморфной прослойки, согласно которой на границе зерен находится слой атомов, не имеющий кристаллическую структуру; модель переходной решетки — на границе имеется слой, в котором атомы занимают положение, являющееся переходным от одного зерна к другому; островная модель — граница имеет вид участков, на которых наблюдается полное сопряжение решеток соседних зерен и областей «плохого» сопряжения (рис. 1.24, а). Позднее островная модель была усовершенствована и названа моделью совпадающих узлов Кронберга — Вильсона (рис. 1.24, б). Концепция, на которой основана эта модель, состоит в том, что если два зерна, ра-зориентированные по отношению к общим для обоих зерен кристаллографическим осям поворота, образуют границу, то часть атомов этих зерен может оказаться на общей «сверхрешетке», так называемой решетке
...
ют буквой 2 и выражают в целых числах. Она показывает количество атомов в основной решетке, приходящихся на один атом в решетке мест совпадения.
...
В основу модели границы Брендона положена идея о совмещении концепции мест совпадения и дислокационной модели. Дислокации в большеугловых границах наблюдали экспериментально.
...
Отклонение ориентационного соотношения на границе от идеального совпадения Кронберга — Вильсона приводит к исчезновению общей «сверхрешетки» на границе зерен. Действительная структура границ может полностью не совпадать с моделью, поскольку больше-угловые границы общего типа имеют сложную структуру, содержат дефекты — вакансии, атомы примесей, зер-нограничные дислокации.
...
Так называемые зернограничные дислокации имеют вектор Бюргерса, отличный от вектора Бюргерса внут-ризеренных дислокаций. На рис. 1.26 показана краевая зернограничная дислокация, вектор Бюргерса которой лежит в плоскости границы. Дислокация может скользить в этой пло-Рис.
...
имное смещение зерен на величину вектора Бюргерса дислокации. По аналогии с внутризеренными, зернограничные дислокации могут переползать. Они движутся легче при сочетании скольжения и переползания. Переползание зернограничных дислокаций связано с испусканием или поглощением точечных дефектов, поэтому граница служит их стоком, или источником.
...
Границы зерен, вызывающие искажение кристаллической решетки, способствуют повышению внутренней энергии металлов. Удельное значение энергии границы определяется из следующего выражения:
...
где Е0 — зависит от величины вектора Бюргерса дислокаций на границе и модуля упругости металла; в3 — угол разориентировки зерен; А — константа. Энергия границы служит мерой конечной работы, необходимой для образования границы в
...
Границы зерен способны перемещаться — мигрировать под действием усилий при изменении температуры. Малоугловые дислокационные границы мигрируют как целое вследствие коллективного скольжения содержащихся в них дислокаций. Средне- и большеугловые границы не могут скользить как целое.
...
Иногда при исследовании структуры металла или сплава возникает видимость оборванных границ. При тщательном травлении видно, что в местах «обрыва» выявляются более тонкие границы (рис. 1.27). Место «обрыва» является на самом деле стыком границ. Специальные
...
малыми значениями 2, в том числе двойниковых. Например, обнаружены стыки границ 227 ->- 29 + + 23. Расщепление (диссоциация) границы происходит, если в ней возникают слои, соответствующие строению специальных границ с меньшей энергией. Поскольку ориентация решеток мест совпадения для этих границ различна, происходит перемещение каждого из слоев в положение с высокой плотностью совпадающих узлов. Между слоями остается область кристалла с почти идеальной решеткой (зерно).
...
Для поликристаллических металлов наиболее характерны тройные стыки зерен, когда контактируют три зерна (см. рис. 1.23, в). Если все три границы специальные, такой тройной стык представляет собой линейный дефект с упорядоченной атомной структурой. Стыки четырех границ могут образоваться при расщеплении специальной границы на новые специальные с меньшими 2 и двойниковые. Например, 227 -> 23 + (29 -> 23 + 23). В этом случае стык является линейным дефектом, вдоль которого контактируют четыре зерна. Тройные стыки мигрируют быстрее, чем четверные, вследствие чего последние стабилизируют структуру металла.
...
Границы двойников также принадлежат к поверхностным дефектам кристаллической структуры. Двойники представляют собой переориентированные области внутри кристалла, ограниченные двумя параллельными границами. Решетка двойника является зеркальным отражением решетки остальной части кристалла. Атомы обеих решеток на границе раздела образуют общие узлы, граница, как правило, имеет полное сопряжение (рис. 1.28, с). Такая граница называется когерент-
...
Рис. 1.27. Расщепление большеугловой границы в железном сплаве
...
ной. Границы двойников относятся к специальным границам с высокой степенью совпадения. Двойники могут возникать различными способами, например, во время роста кристаллов (двойники роста), при механическом воздействии (деформационные двойники), в процессе термической обработки — отжига (двойники отжига).
...
плотность упаковки. Как было показано в гл. 2, ГЦК и ГП решетки — это наиболее плотные структуры, которые могут быть построены путем последовательного наложения плоских слоев, состоящих из плотно уложенных атомов. Если обозначить плотноупакованную плоскость базиса решетки ГП через А, а следующую параллельную ей плотно-упакованную плоскость через В, то ГП решетку можно представить в виде чередующихся слоев АВАВАВАВ. Точное воспроизведение размещения атомов происходит через слой. В ГЦК решетке плотно-упакованные слои чередуются следующим образом: АВСАВСАВС. В этом случае размещение атомов повторяется через два слоя. В результате сдвига части кристалла по плотноупа кованной плоскости в
...
^Т-О (ЮО) ^ДефСКТ ^{упаковки} ^в ^{металле}
...
осуществляться в результате некоторого упругого искажения решеток. Поскольку вероятность когерентности в произвольной плоскости очень мала из-за отсутствия связи между ориентировками решеток двух фаз, более реально существование некогерентных границ раздела.
...
Взаимодействие поверхностных дефектов с примесными атомами играет важную роль в фазовых и структурных изменениях, происходящих в металлах и сплавах при термической и пластической обработке. Атомы примесей притягиваются к границам зерен и субграницам и располагаются на них. Энергия взаимодействия границы и примесного атома определяется следующим образом:
...
Движение примесных атомов к границе облегчается при образовании комплексов вакансия — примесный атом. Скопление атомов примеси на границе называется сегрегацией.
...
Максимальное количество атомов примеси на 1 см2 границы может достигать 1014. Найденные экспериментально концентрации примесей на границах иногда превышают равновесное значение. Такие сегрегации называются неравновесными. Они возникают при резком охлаждении сплавов. Размер зоны равновесной сегрегации меньше, чем неравновесной. Если равновесные сегрегации способствуют уменьшению внутренних напряжений, то неравновесные, наоборот, сами создают внутренние напряжения, вызывая упругие искажения на границах. Адсорбируясь, примеси повышают энергию специальных границ и уменьшают энергию границ общего типа.
...
Сегрегации существенно изменяют свойства границ, снижают их подвижность, затрудняют развитие деформации по границам, вызывают оплавление последних при высоких температурах.
...
К объемным дефектам относятся микропоры и микротрещины, образующиеся при кристаллизации и охлаждении металла или сплава вследствие термических напряжений или усадки; колонии вакансий, зафиксированных в металле резким охлаждением; инородные включения различного характера и происхождения.
...
Объемные дефекты ограничены вогнутой поверхностью металла, вблизи которой действует лапласовское давление, вызывающее силы растяжения, направленные к центру поры. В результате в кристалле начинают протекать процессы, ослабляющие это воздействие, и к поверхности поры диффундируют вакансии. Вдали от объемных дефектов концентрация вакансий остается равновесной С0, а у поверхности
...

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