Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Закрепленные в двух точках участки линий краевых дислокаций при постоянном действии смещающего усилия (касательного напряжения) изгибаются, увеличивается их длина и в конечном счете образуется дислокацнонная петля. При повторении этого процесса число петель увеличивается (так называемый источник Франка — Рида), соответственно увеличивается плотность дислокаций.
При встрече дислокаций с инородными включениями (неметаллическнми включениями, карбидами, интерметаллндами) в ре- зультате взаимодейсгвнй их полей напряжений происходят торможение, остановка, н при достаточном смещающем усилии дислокации огибают включения н отрываются от них, продолжая движение. При этом вокруг включенця остается днслокационная петля.
Чем больше концентрация включений и при этом выше их дисперсность, тем выше эффект торможения движения дислокаций. Прн перемещении в кристаллической решетке дислокации могут взаимодействовать с лринеслыми атомами, которые диффундируют (происходит их сегрегация) в области напряженпй около дислокаций, образуя так называемые облака Коттрезиа. В области сжимакнцих напряжений скапливаются примеси, радиусы кто~он которых меньше радиусов атомов основного металла, а в области растягивающнх напряжений — примесные атомы с большим радиусом. В обоих случаях это приводит к снижению уровня напряжений, а следовательно, к уменьшению потенциальной части свободной энергии; процесс развивается самопроизвольно при условии достаточных скоростей диффузии примесных атомов. 12.3З.
Процессы перераспределении дефектов кристаллического строении прн технологической обработке металла Изменение плотности и перераспределение дефектов кристаллической решетки — процессы, которые протекшот в металле, находящемся в неравновесном состоянии после процесса холодного пластического деформироваиия илн после быстрого (закалочного) охлаждения металла, имеющего высокую температуру. Холодное деформирование приводит к увеличению плогности дислокаций. У отожженного поликристаллического металла плоть а -2 носп, дислокаций составляет 10 ...1О см, а после значительно~о 1! 12 -2 деформировання она равна 10 ...10 см .
Дислокации образуют замкнутые сплетения, которые разделяют металл на отдельные ячейки размером порядка одного микрометра. Ячейки разделены малоугловыми границами. Плотность дислокации внутри ячеек сравнительно невелика. Холодное пластическое деформнрование сопровождается наклепом (повышением прочностных и снижением пластических свойств), а также изменением некоторых физических свойств, например увеличением электрического сопротивления.
В процессе пластического деформирования также возрастает концентрация точечных дефектов — вакансий и междоузельных 570 атомов и дефектов упаковки решетки. Неравновесиях концентрация образовавшихся вакансий Сан приближенно может быль оценена по соотношению С, „(10-4... 10-5)а, (12.8) где а — относительная деформация. В случае быстрого охлаждения при закалке или сварке а металле также фиксируется неравновесная концентрация вакансий. Прн медленном охлаждении Сх уменьшается в результате аннигиляции вакансий на стоках, которыми служат внешние поверхности, границы зерен (субзерен) и дислокации. Прн ускоренном охлаждении С, Р не успевает установиться, поэтому в металле фикси уется часть вакансий, соо~ветс~вующих более высок~~ температурам.
На рис. 12.4 приведены расчетные значения неравновесной концентрации вакансий Сеа в железе для условий ускоренного охлаждения прн сварке. При нагреве металла с неравновесной концентрацией дефектов кристаллической решетки свыше температуры Т,=,,„, ра.- Т =0,2Т вием звнвается процесс возврата.
Первая его стадия, протекающая без изменения внутренней структуры зерен, называется отдыхом, вгорая, связанная с формированием и миграцией малоугловых гранпп.— полигонизацней. На стадии отдыха наиболее важной частью процесса является уменьшение избыточной концентрации вакансий (от С„„до С ). Вакансии мигрируют к дислокациям, границам зерен н ч.р внешним поверхностям н там аннигилируют.
Междоузельные атомы аннигилируют иа краевых дислокациях и прн встрече с вакансиями. Скорость процесса возврата при отдыхе зависит от энергии активации самоднффузии и от температуры. Прн одинаковых относительно Тях температурах (так называемых гомологических) скорость отдыха у разных металлов примерно одинакова, хотя их температуры сильно отличаются. Так, при нормальной температуре избыточные вакансии исчезают полностью у наклепанного алюминия, частично — у меди. Для начала движения вакансий у никеля требуется нагрев до 100 'С, а у железа — ло 150...200 'С. Кроме того, при отдыхе происходят частичная пере- грууппировка дислокаций и аннигиляция дислокаций разно~о знака.
Результат отдыха— — восс~ановление таких физичес~~х свойств, как электрическое соп ротнвление, а также смягчение пиков внутренннх мнкронапряжений. На стадии полигонизации происходит образование еленных мыюугловыми ~раницами субзерен. Полнгонизация представляет ~об~й прозксс разшпил возниюней при ~~~~ю~ деф гм структуры. азмытые объемные сплетения дислока- .Р ций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развиваетс ер турах высоких, чем температура отдыха. Субграинцы образуются в результате поперечного скольжения и перепо .
дислокаций в нап правлении достройки илн сокращения экстраплоси переползания костей. Хаотически распределенные дислокации выстраиваются в узкие стенки. Тело с б субзерна практически очищается от дислокаций. убзе получают небольшую разориеитацию (до нескольких градусов), Скорость полигоннзации контролируечся Относительно малой ск оросп ю переползания шкмокаций, которая определяется скоростью перемещения вакансий. П нмеси, Оазразующие на исл рнмеси, офацию. Суб иа п и дислокациях облака Когтрелла, тормозят полит оннзазер ри продолжительной вьщержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е.
к укрупнени . Д силои в этом случае служит разнесть энергий субграннц до и и коалесценции. П и ьн ри дальнеишем повышении температуры развивается процесс первичной рекристаллизации. иератур от нормальной до температуры плавления (Т, =. 1539 'С). При сварке происходит существенное повышение концентрации вакансий по сравнению с равновесной концентрацией. В сварном соединении равновесная концентрация вакансий резко снижается при удалении точки от зоны сплавления. 6 2 Плотность дислокаций в стали составляет: 10 см после отю жига, !О см после интенсивной пластической деформации и 12 -2 1О см после закалки.
Сварное соединение включает в себя зоны, испытавшие интенсивные термические и термомеханическне воздействия, поэтому в различных зонах сварного соединения плотность дислокаций может достигать значений, аналогичных полученным в процессе закалки. Характер распределения плотности дислокаций в сварном соединении может сильно меняться в зависимости от химического состава и предварительной термической обработки свариваемого металла, от способа и параметров режима сварки, от условий охлаждения изделия. 12.4.
Фазовые и структурные цреврапзепни в металлах црн сварке 12.4.1. Понятие фазовых и структурных превращений 12.3.4. Раеп ределеиие дефектов кристаллического строения в металле сварного соединении Процесс сварки сопровождается интенсивным термо е~ ционным воз оде~рман здействием на металл. Высокие темп —,,а р еравновесные условия кристаллизации ш з . —,,а уры нагрева, ни шва, высоко- и низкотемнеодно о пературная пластическая деформация, значительная хи роди сть металла шва оказывают большое вли об химическая зование и пе асп влияние на раперераспределение дефектов кристаллического строения в шве и зоне термического влияния. Основнои источник вакансий в сварнваемых металлах — тепловое возбуждение. Определенное влияние на генерирование и перераспределение вакансий в околошовной зоне могут гопластические сварочные деформации.
тут оказать у Равновесная концентрация ваканси" С й х„в металлах при нагреве до температуры плавления близка к 10 . На рис. 12.4 показаны концентрации вакансий в железе при сварке в диапазоне тем- 572 Под фазовыми превращениями (переходами 1 рода) понимают превращения с образованием новых фаз, отличакяцихся от исходных атомно-кристаллическим строением, часто составом, свойствами и разграниченных с ними поверхностями раздела (межфазными границами). При образовании новой фазы а ее объеме меняется сво. бодная энергия, скачкообразно изменяются энтропия, знтальпия, н в момент превращения теплоемкость стремится к бесконечности. В связи с этим фаэовое превращение сопровождается изменением плотности, выделением нлн поглощением теплоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
