ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние различных факторов на изменение свойств низкоуглеродистой стали при деформационном старении из "Деформационное старение стали " Динамическое деформационное старение при деформации растяжением. [c.3] Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971— 1975 годы предусмотрено всемерно улучшать качестъо продукции во всех отраслях народного хозяйства , в том числе в черной металлургии считать основной задачей коренное улучшение качества металлопродукции... . Обусловлено это тем, что современная техника предъявляет возрастающие требования к качеству сталей, в частности к их прочности, пластичности и вязкости, так как в большинстве случаев указанные характеристики определяют надежность и эксплуатационную стойкость конструкций, машин, механизмов. Проблема прочности и пластичности является одной из основных проблем современной науки о металлах. Под влиянием внешних воздействий в сталях могут развиваться многие процессы, в том числе статическое или динамическое деформационное старение, в значительной мере определяющее уровень структурно чувствительных свойств и не сопровождающееся видимыми изменениями микроструктуры. Старение стали является частным вопросом общей проблемы старения металлов и сплавов. [c.4] В зависимости от обработки, предшествующей старению, оно может быть двух основных типов закалочное и деформационное. Наибольшее практическое значение имеет деформационное старение по следующим причинам. Деформационное старение в отличие от закалочного может происходить при весьма низком содержании примесных атомов в твердом растворе оно наблюдается практически для всего диапазона содержания углерода в стали, в то время как закалочное дает заметный эффект в основном только для низкоуглеродистых сталей наконец, эффекты упрочнения и охрупчивания устойчивее при деформационном старении, что делает его более опасным как отрицательное явление и более перспективным при использовании старения в качестве упрочняющей обработки. [c.5] Исследование процесса деформационного старения стали с конца XIX и начала XX в. (работы Д. К. Чернова и Стромейера) заключалось в накоплении экспериментальных фактов о формах проявления этого процесса и изучении влияния различных факторов на интенсивность изменения свойств при деформационном старении. [c.5] В конце 40-х — начале 50-х годов появляются работы Коттрелла, описывающие механизм деформационного старения стали как направленную диффузию атомов азота и углерода к дислокациям с образованием у последних скоплений (атмосфер) этих атомов, блокирующих дислокации. [c.5] Несмотря на наличие многочисленных публикаций в отечественной и зарубежной специальной литературе, за последние 30 лет отсутствуют, однако, обобщающие монографии или соответствующие им издания. Книга является попыткой создать такую монографию. Глава монографии написана Ю. П. Гулем глава II—В. К. Бабичем глава III — И. Е. Долженковым. [c.6] Деформационным старением принято называть изменение свойств металла, происходящее во времени после холодной или теплой пластической деформации. Наиболее важными следствиями деформационного старения стали являются эффекты упрочнения и охрупчивания. Если указанные эффекты наблюдаются в основном прн выдержке после деформации, то такое старение называют статическим, а если в течение самой деформации, то динамическим. В данном разделе рассмотрено статическое деформационное старение. [c.7] По мнению Крюгера [1], изменение свойств стали, обусловленное деформационным старением, впервые зафиксировал в 1881 г. Баушингер. Не позже 1898 г. явление деформационного старения мягкой стали наблюдал Д. К. Чернов [2]. Но первое более или менее обстоятельное описание изменения свойств стали, характерное для деформационного старения, дано в 1906—1907 гг. Стромейером [3]. По самым осторожным подсчетам, количество публикаций, посвященных проблеме деформационного старения стали, составляет к настоящему времени не менее нескольких тысяч. Подавляющее большинство из них содержит описание изменения свойств при деформационном старении и влияния различных факторов на ход и результаты этого процесса. [c.7] Только в 1949 г. на основе развития дислокационных представлений о строении реальных металлов Коттрелл и Билби сформулировали основные первоначальные положения теории деформационного старения [4—6], которые получили в дальнейшем известное развитие [7]. [c.7] Теория деформационного старения в общем виде исходит из двух основных положений, многократно подтвержденных практикой. [c.7] Так как пластическая деформация вызывает увеличение беспорядка в деформированном металле, то энтропия при этом увеличивается. Если hFg в уравнении (1) оказывается положительной величиной, то это означает, что влияние введенных деформацией дислокаций на энтропию по сравнению с влиянием этих дислокаций на внутреннюю энергию невелико. [c.8] Уменьшение свободной энергии при деформационном старении должно определяться уменьшением внутренней энергии, так как энтропийный член в уравнении (1) при старении уменьшается. Уменьшение энтропии при деформационном старении связано с уменьшением конфигурационной л вибрационной энтропии. Конфигурационная энтропия уменьшается вследствие того, что за статистически равновероятным распределением примесных атомов в твердом растворе до деформационного старения устанавливается определенный порядок в их распределении после деформационного старения. Этот порядок, как уже отмечалось, определяется дислокационной структурой деформированной матрицы. Можно полагать, что чем больше порядка в распределении дислокаций, тем в большей степени уменьшается конфигурационная энтропия. Уменьшение вибрационной энтропии при старении связано с повышением средней частоты тепловых колебаний кристаллической решетки. Можно полагать, что чем меньше возрастание вибрационной энтропии при деформации, тем в меньшей степени убывает она при старении. Следовательно, дислокационная структура, определяющая взаимоблокирование дислокаций, должна влиять на степень уменьшения вибрационной энтропии при старении. [c.8] Особенности изменения внутренней энергии и энтропии при деформационном старении имеют не только теоретическое, но и важное практическое значение, так как распределение примесных атомов у дислокации оказывает преимущественное влияние на изменение свойств в процессе старения. [c.9] Растворенные атомы и дислокации могут испытывать различные типы взаимодействия упругое, электрическое, химическое, геометрическое. Для нашего рассмотрения наиболее важным является первый тип взаимодействия, который сильнее остальных. Например, для медных растворов замещения упругое взаимодействие в три — семь раз сильнее электрического [5]. Для растворов внедрения, которые наблюдаются в сплавах железа с азотом и углеродом, можно ожидать еще большего превосходства упругого взаимодействия. Однако, учитывая различную роль азота и углерода в деформационном старении [13], возможность нахождения атомов указанных элементов в твердом растворе в ионизированном состоянии, некоторые детали влиявия легирующих элементов на процесс деформационного старения [14] и т. д., следует в принципе считаться и с электрическим типом взаимодействия. Последний возникает вследствие изменения плотности электронного газа в районе искажения кристаллической решетки из-за присутствия в ней дислокации. В результате дислокацию можно рассматривать как электрический диполь, создающий в металле электростатическое поле. [c.10] Чтобы получить достаточно сильное химическое взаимодействие (образование атмосфер Сузуки), необходимо расщепление дислокации с образованием дефекта упаковки. Этот эффект часто наблюдается в металлах с г. д. к. решеткой и редко в переходных металлах с о. ц. к. решеткой, в частности в а-железе. Геометрическое взаимодействие связано с присутствием дислокации в упорядоченных твердых растворах типа замещения и поэтому не рассматривается. [c.10] Таким образом, энергия упругого взаимодействия примесных атомов внедрения с дислокациями в а-железе должна быть достаточно большой. [c.10] А — параметр, зависящий от упругих констант, изменения объема решетки, вызываемого внедренным атомом, и мощности дислокации. При размещении атомов углерода и азота в а-железе Л 10-25 .сл2 (3-10-2оаи .сл(2). [c.11] Максимальная энергия связи атомов углерода и азота с дислокацией в а-железе по различным оценкам лежит в пределах 0,3—1 эв [5 6 15 с. 501 16, с. 442 17 И, с. 46 18], ширина дислокации (р) — порядка нескольких ангстрем, т. е. соизмерима с величиной межатомного расстояния. [c.11] Вернуться к основной статье