В реальном металле всегда есть препятствия распространению дислокаций в виде других дислокаций, расположенных вне плоскости скольжения, или различного рода включений и т. п. Остановленные дислокации оказывают сильное влияние друг на друга, а также на источник Франка — Рида, в результате чего действие его прекращается до тех пор, пока не повысится напряжение. Большое число задержанных или вышедших на поверхность металла дислокаций образует полосу скольжения. Такие полосы можно наблюдать на поверхности пластически деформированного образца под микроскопом, а иногда и невооруженным глазом.

Препятствия движению дислокаций. В связи с тем, что в реальных кристаллах движение дислокаций затруднено различного рода препятствиями, действительное напряжение, при котором происходит перемещение дислокаций, оказывается выше теоретического и в значительной степени зависит от количества, размеров препятствий и их природы. Вследствие этого действительное напряжение, необходимое для возникновения сдвига, может изменяться в широких пределах. Наиболее существенными препятствиями становятся дислокации, расположенные в различных плоскостях скольжения, чужеродные атомы, входящие в твердый раствор, вторичные фазы, выделенные в виде самостоятельных кристаллических образований, границы зерен и др.

Увеличение числа дислокаций в объеме металла может повышать критическое напряжение сдвига и тем самым упрочнять металл. Кроме чисто силового воздействия дислокаций друг на друга, приводящего к торможению их движений, есть и другие задерживающие факторы.

Увеличение числа чужеродных атомов в металле весьма существенно затрудняет движение дислокаций и увеличивает критическое сопротивление сдвигу. Это обстоятельство является одной из причин повышения прочности металлов при их легировании элементами, образующими твердый раствор, например углеродом.

Отдельные частицы вторичной кристаллической фазы представляют собой механическое препятствие распространению дислокационных волн. Наличие в металле частиц кристаллической вторичной фазы обычно затрудняет пластический сдвиг, повышает прочность и твердость сплава.

Влияние величины зерна на характер перемещения дислокаций проявляется прежде всего в том, что крупнозернистый металл отличается большими размерами дислокаций и значительной длиной источников Франка — Рида. Эти источники начинают генерировать дислокации при меньших значениях напряжений. Кроме того, проходя через объем поликристалла, дислокации встречают меньшие сопротивления в случае более крупных кристаллов, так как границы зерен обычно содержат скопления инородных включений и дислокаций.

Некоторые способы упрочнения металла как раз и осноданы на

создании препятствий перемещению дислокаций. Одним из таких способов является упрочнение наклепом. В ходе пластической деформации создается так много дислокаций, что они мешают друг другу, повышают сопротивление сдвигу, затрудняют протекание пластической деформации. На кривой растяжения этот процесс изображается участком от — "в.

Зависимость сопротивления сдвигу (критического напряжения сдвига) от плотности р дислокаций представлена на рис. 22. При малом количестве дислокаций увеличение их числа резко снижает сопротивление сдвигу до некоторого минимального значения, соответствующего критической плотности дислокаций Ркр Уем? (участок ос). Дальнейшее повышение плотности отвечает упрочнению при наклепе (участок ей). Значение ркр составляет приблизительно 10'—108 дислокаций на 1 см2 и относится к хорошо отожженным металлам.

Из рис. 22 видно, что гораздо более эффективно упрочнение металлов за счет уменьшения числа дислокаций, однако в этом отношении сделано еще очень мало. Существующие методы производства металлов дают количество дислокаций, большее критического, поэтому для упрочне- рис. 22. Кривая зависи-ния металлов пока-более доступен путь мости критического напря-увеличения числа дислокаций. Уменьше- жения сдвига от плотине числа несовершенств в строении метал- ности Дислокац.ии-ла достигается при многократных его переплавах (электрошлаковом, электронно-лучевом, вакуумном и др.),

Общая схема процесса пластическей деформации металлов. В поликристаллическом образце отдельные кристаллы ориентированы по отношению к действующему на них усилию произвольно. В то же время в каждом из них есть плоскости наиболее легкого сдвига. Поэтому в процессе нагружения перемещение дислокаций начинается неодновременно и происходит прежде всего в тех кристаллах, где направление плоскостей сдвига случайно совпадает с направлением максимального тангенциального напряжения. При этом дислокации, уже имеющиеся в этих плоскостях к моменту начала нагружения, движутся К границам кристаллов и к поверхности образца.

Вместе с тем, наиболее крупные источники Франка — Рида начинают генерировать дислокации. Это продолжается до тех пор, пока остановленные у препятствий дислокации не «закупорят» источники и не прекратят их действие. Дальнейшее повышение напряжений вновь активизирует эти источники; кроме того, дислокации начинают образовывать источники меньших размеров. Этот процесс происходит тецерь не только в плоскостях, совпадающих по направлению с максимальным тангенциальным напряжением, но и в других, ориентированных более или менее благоприятно. Постепенно