Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 6
Текст из файла (страница 6)
ПД реального кристалладальшепроцесс неидёт,т.к.нужнорватьвсесвязиВ действительности, в реальных кристаллахкр = 10−4 … 10−5 ∗ на порядки меньше.ПД реальных кристаллов происходит за счёт«скольжения» («перемещения») линейныхдефектов КР – дислокаций.Этот процесс выгоден, т.к. : не требуетзначительных усилий; нет переноса массы;связи разрываются не все и не все сразу;атомы смещаются на расстояния меньшие,чем период КР.Скольжение дислокаций в КР протекает легко:- в направлении вектора Бюргерса b;- по плоскостям и направлениям с наибольшей укладкойатомов, т.к.
в них кр наименьшее.Сочетание плотноупакованных плоскостей и направленийсоставляют систему скольжения.ГЦК решётка:Кол-во систем скольжения = кол-во плотноупакованныхплоскостей (4 шт) * кол-во плотноупакованныхнаправлений (3 шт) = 12Для ОЦК систем скольжения = 48Для ГПУ систем скольжения = 3Сдвиг одной части кристалла относительно другой происходит при пробегенескольких дислокаций на поверхность кристалла (появление ступеньки на КР)Скольжение дислокаций в КР затруднено, если:- материал испытывает ударные нагрузки;- материал деформируется при отрицательных температурах;- в ГПУ (3 системы скольжения)В этом случае ПД идёт механизму двойникования.Двойникование –зеркальнаяпереориентация частикристалла в положение,симметричное к первойчасти.1 – плоскость двойникования; 2 - двойникиПолностью двойникованные мартенситные кристаллы, х600§ 6.
Изменение структуры и свойств монокристаллического иполикристаллического металла в процессе ПДА. МонокристаллПри прикладывании нагрузки кмонокристаллу идут следующиестадии ПД:I стадия – стадия лёгкого скольженияпроисходит скольжениедислокаций в одной наиболееблагоприятной системе скольжения;при скольжении дислокации немешают друг другу; стадияоканчивается выходом дислокацийна поверхность.II стадия – стадия множественного скольжениянаступает только, если увеличить нагрузку;дислокации скользят сразу по несколькимменее благоприятным системам скольжения;Увеличивается плотность дислокаций за счётдействия источника Франка-Рида; дислокациимешают движению друг друга, т.е. тормозятся;стадия закончится, когда будут заблокированывсе системы скольжения.III стадия – стадия поперечного скольжениянаступает только, если увеличить нагрузку; некоторые дислокацииприобретают способность скользить не в направлении вектора Бюргерса b;стадия заканчивается разрушением материала.Источник Франка-Рида- это отрезок краевой«+» дислокации DD’,(1)закрепленный наконцах (другимидислокациями,(2)примесями и др.).
Приприкладываниискалывающегонапряжения ≥ кр дислокация начинает выгибаться. Постепенно в виткахзарождаются винтовые дислокации (1) противоположных знаков. Прирасширении петли образуются краевые дислокации «-» (2), стремящиесязахлопнуть петлю. Как только петля захлопывается винтовые и краевыедислокации аннигилируют.
В результате образуется дислокационное кольцо,внутри которого остаётся дислокация DD’. Стадии повторяются снова. Врезультате плотность дислокаций возрастает до 1011 − 1012 см−2 . Дислокацииначинают тормозить друг друга, скапливаться у препятствий (границ блоков,зёрен) в действующей и смежной плоскостях скольжения. Возрастают упругиеполя напряжений (затушёванная область внутри петли) вокруг дислокаций. Кактолько они возрастут до величины источник Франка-Рида перестаёт действоватьи деформация прекращается. Для увеличения степени ПД нужно приложитьбольшую нагрузку, т.к. кр возрасла.действие источникаФранка-Рида в кремниисерия петель дислокаций,испущенных источником увключений FeO в железе.Стрелкой показанадислокационная петля отнового источника.скопление дислокаций у границы зернав нержавеющей стали, х 22000Итог: По мере увеличения нагрузки происходит увеличение плотности дефектов,искажается КР, уменьшается подвижность дислокаций, их взаимодействиеприводит к увеличению полей упругих напряжений вокруг скопленийдислокаций, растёт сопротивление деформации, т.е.
для продолжения ПДнеобходимо прикладывать всё большую нагрузку => металл упрочняется.Упрочнение за счёт ПД называется наклёпом (или нагартовкой)Б. ПоликристаллПроцессы ПД вполикристаллическом теле схожи спроцессами для монокристалла.Однако имеются отличия:- нет I стадии (стадии лёгкогоскольжения), т.к. структура несостоит из одного зерна;- поликристаллический металлсильнее упрочняется(наклёпывается);- при высоких степенях деформациив результате сдвига и поворотаодной части кристалла относительно другой происходит вытягивание зёрен внаправлении прикладывания нагрузки, КР зёрен приобретает одинаковуюориентацию, т.е.
формируется текстура деформации (волокнистая структура),обладающая анизотропией свойств.поликристаллическийметалл с равновесной(крупнозернистой иравноосной)структуройпоявление полосскольжения(скоплениелинийскольжения) впределах одногозерна, т.е. взёрнах снаиболееблагоприятнойориентировкойпроцессскольженияраспространяетсяи на зёрна сменееблагоприятнойориентировкойв результатесдвига и поворотаодной частикристаллаотносительнодругойформируетсятекстурадеформациимикроструктура поликристаллическогометалла, х100линии скольжения вполикристаллическомалюминии, х100текстура деформации, х150Выводы:В результате ПД (всегда!!!)прочность и пластичностьизменяются обратнопропорционально друг другу.
Дляувеличения прочности необходимозатормозить дислокации, а дляувеличения пластичности, наоборот,облегчить их движение.Металл после деформации имееткрайне искажённую КР, находится вструктурно и термодинамически(вследствие запасённой энергии)неравновесном состоянии. Однакотакая структура и свойстваустойчивы бесконечно долго приодном условии –2 строки§ 7. Изменение структуры и свойств деформированного металлапри нагревеА. Изменение структурыПроцессы, происходящие в деформированном металле при нагреве, подразделяютна:Возврат(состоит из двух стадий):- отдых;- полигонизация.Изменения в тонкой (!) структуреРекристаллизация(состоит из трёх стадий):- первичная рекристаллизация(рекристаллизация обработки);- собирательная рекристаллизация(нормальный рост зерна);- вторичная рекристаллизация(аномальный рост зерна).Изменения в микроструктуреСтадии возврата (изменения в тонкой структуре):- отдыхуменьшение точечных дефектов (вакансий),перераспределение дислокаций (часть водной плоскости скольжения аннигилирует,некоторые с помощью вакансийпереползают в другую плоскостьскольжения);переползание дислокации (по Гаю)- полигонизацияпри переползаниидислокаций дислокациипротивоположныхзнаков аннигилируют, аоставшаяся избыточнаячасть дислокаций одного знака образуетвертикальные стенки; это приводит кобразованию субзёрен (полигонов), свободныхот дислокаций и отделённых друг от другамалоугловыми границами; при повышениитемпературы субзёрна подрастают и становятсяцентрами первичной рекристаллизации.полигонВ результате возврата: образуется субзёренная структура,снимаются искажения КР; уменьшается количество точечныхдефектов и незначительно линейных; снимаются остаточныенапряжения; свойства меняются мало (~ на 20 %).микроструктура после возвратаСтадии рекристаллизации (изменения в микроструктуре):- первичнаяобразование зародышей новых зёрен в центрахпервичной рекристаллизации (на стыках трёхдеформированных зёрен); рост новых зёрен; полнаязамена ориентированной текстуры деформации(волокнистой структуры) на равнооснуюмелкозернистую структуру.В результате первичной рекристаллизации:образование равноосной мелкозернистойструктуры; уменьшение плотности дислокаций с1011 − 1012 до 107 − 108 см−2 ; резкое (~ на 70 %) микроструктура послепервичной рекристаллизацииизменение свойств.- собирательнаяукрупнение новых зёрен в процессе нормальногороста зерна.В результате собирательной рекристаллизации:образование равновесной (крупнозернистой и микроструктура послеравноосной) структуры; малое уменьшениесобирательной рекристаллизациисвойств (~ на 10 %);- вторичнаяукрупнение отдельных крупных зёрен в процессеаномального роста зерна.В результате вторичной рекристаллизации:образование грубозернистой структуры; сильноотрицательно сказывается на свойствах;микроструктура после вторичнойпротекание процесса недопустимо.рекристаллизацииБ.
Изменение свойствТемпературные интервалы процессов,происходящих при нагреведеформированного металлаперекрываются, однакоэкспериментально они отделимы другот друга.Температура началарекристаллизации согласно А.А.Бо́чвару:=∗ рек,°Кплавл,°КТемпература началарекристаллизации зависит от:(потеря анизотропии и устранениетекстуры деформации)- специфики металла (разные плавл,°К );- степени чистоты металла (разные k: 0,1...0,2 – чистые металлы; 0,3...0,4 –технически чистые металлы; 0,5...0,6 – твёрдые растворы; 0,7...0,8 – растворениетугоплавких металлов в твёрдых растворах);- степени деформации (при повышении степени деформации понижаетсярек,°К ).В. Размер зерна после рекристаллизацииБольшое влияние на свойства металлаоказывает размер рекристаллизованного зерна.Размер зерна зависит от:- температуры и времени нагрева последеформации;- степени деформации;Зависимость размера зерна от этих параметровизображают на диаграммах рекристаллизации.С ростом температуры нагрева и временивыдержки увеличивается размер зерна D.Критическая степень деформации (дляметаллов в пределах 3...10 %) кр – такаястепень деформации, нагрев после которойприводит к самому крупному зерну.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
