ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение реальных металлов из "Технология металлов " Состояние границ зерен в металлах оказывает большое влияние на их свойства, в частности на прочность. Прочность может либо увеличиваться вследствие искажений кристаллической решетки вблизи границ, либо уменьшаться ввиду наличия примесей, концентрации дефектов. [c.94] Если рассмотреть зерно при большом увеличении, то можно заметить, что внутри имеются участки, разориентированные друг относительно друга на несколько градусов. Такие участки называют фрагментами. Под электронным микроскопом видно, что каждый фрагмент содержит большое количество блоков размером 10 - 10 см, разориентированных на незначительные углы — в несколько минут. Такая структура называется блочной или мозаичной (рис. 40, 41). Свойства металлов будут зависеть как от размеров блоков, фрагментов и зерен, так и от их взаимной ориентации. [c.94] Различают следующие структурные несовершенства точечные, линейные и поверхностные, которые характеризуются малыми размерами в трех, двух и одном измерении соответственно. [c.95] Одним из распространенных несовершенств в кристаллической решетке является наличие в ней вакансий, т. е. мест, которые в силу различных причин оказались не занятыми атомами. [c.95] На место вакантного узла может перемещаться новый атом, а вакантное место ( дырка по терминологии Я- И. Френкеля) образуется по соседству. [c.95] Число вакансий и их концентрация зависят от температуры и обработки. При комнатной температуре одна вакансия приходится на 10 —10 атомов. Число вакансий сильно увеличивается с повышением температуры, после закалки и т. д. Наличие вакансий в решетке сообщает атомам подвижность, т. е. позволяет им переме-и1аться в процессе самодиффузии и диффузии и тем самым оказывает влияние на такие процессы, как старение, выделение вторичных фаз и т. п. (см. с. 275). [c.96] Другим точечным дефектом являются дислоцированные атомы, т. е. атомы, вышедшие из узла решетки и занявшие место где-то в междоузлии (рис. 42, б). При этом на месте переместившегося атома также образуется вакансия. Концентрация дислоцированных атомов невелика, так как для их образования требуется существенная затрата энергии. [c.96] Поскольку практически невозможно выплавить металл химически чистым, в любом объеме металла всегда присутствует какое-то количество чужеродных атомов примесей. Примесные атомы занимают в кристаллической решетке либо места основных атомов, либо внедряются внутрь ячейки. Так возникает еще одна разновидность точечных дефектов (рис. 42, в). [c.96] Линейные несовершенства. Линейные дефекты малы в двух измерениях, в третьем они значительно большего размера, который может быть соизмерим с длиной кристалла. К линейным дефектам относятся цепочки вакансий, межузельных атомов и дислокации. [c.96] Дислокации — это особая конфигурация в расположении атомов. К основным видам дислокаций относятся краевые и винтовые. [c.97] Для большей наглядности следует мысленно представить себе, что указанная область несовершенства находится как бы внутри трубы, осью которой является край экстраплоскости. [c.98] Внутри трубы (в так называемом ядре дислокации) строение кристалла сильно искажено, вне этой трубы оно близко к идеальной решетке. [c.98] В настоящее время установлено, что дислокации могут взаимодействовать не только друг с другом, но и с примесными атомами. Области растяжения и сжатия, связанные с краевой дислокацией, притягивают примесные атомы. [c.98] Второй тип дислокаций впервые был описан Бюргерсом и назван винтовой дислокацией. [c.99] Если винтовая дислокация образована вращением по часовой стрелке, ее называют правой, если вращением против часовой стрелки — левой. [c.99] Возможно также образование смешанных дислокаций. [c.99] До сих пор нет единой точки зрения по поводу механизма образования дислокаций. Известно лишь, что дислокации могут образоваться различными путями. При кристаллизации из расплава энергетически более выгодно, когда зародыш растет с образованием винтовой дислокации на его поверхности. Сегрегации примесей также способствуют образованию дислокаций. При образовании зерен или мозаичной структуры также могут образовываться дислокации (рис. 46). Экспериментально установлено, что границы зерен и блоков имеют большую плотность дислокаций. В затвердевшем металле дислокации могут возникать в результате скопления вакансий. [c.99] Если угловая разориентировка решеток соседних зерен мала (до 15°), то такие границы называют малоугловыми границами зерен. Малоугловые. границы состоят в основном из рядов дислокаций (рис. 46). Все субзеренные (блочные) границы — малоугловые, так как блоки обычно разориентированы на угол не более 1°. Если угол разориентации значителен, то образуются так называемые большеугловые границы, имеющие более сложное строение. [c.100] Наличие границ зерен, а также их строение оказывают очень существенное влияние на свойства металла в целом (механические, электрические, магнитные, коррозионную стойкость и т. д.). [c.100] Вернуться к основной статье