ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Представление о субструктуре из "Жесткость и прочность стальных деталей " На основании изложенной выше концепции возникновения и развития пластической деформации в кристаллах металла можно сделать вывод о важнейшей роли дефектов кристаллической решетки, без которых невозможно было бы объяснить действительные свойства металлов. [c.139] Подробные исследования предельных состояний деформации и прочности чистых металлов, основанные на испытаниях монокристаллов, убедительно показывают, что дефекты различных размеров и различного характера имеются во всем объеме кристаллов металла. В соответствии с их размерами и характером эти дефекты оказывают неодинаковое влияние на развитие пластических деформаций и разрушений путем отрыва. Без знания роли этих дефектов невозможно понимание природы основных механических свойств технических металлов. Ввиду этого необходимо постепенно разрабатывать новую теорию деформации и прочности металла, в которой теория макродеформаций будет основана на концепции среды, состоящей из движущих дислокаций и проникнутой сетью стойких точечных дефектов и границ с повышенным сопротивлением деформации. [c.139] Изучение беспорядочного рисунка из линий и рядов точек, наблюдаемого в некоторых случаях на протравленной поверхности ферритовых зерен, продолжалось более половины столетия. В некоторых металлографических исследованиях этой сетке иногда присваивалось название узорчатой текстуры и причиной ее появления первоначально считалось упорядоченное расположение включений окислов (см., наиример, работу Норскогта). [c.140] Позже было показано, что эффект мозаичной структуры появляется в более подчеркнутой форме в металлах после горячей обработки давлением и связан с пластической деформацией. Сегрегация чужеродных атолюв у этих дефектов структуры является вторичным явлением. Было установлено также, что появление мозаичной структуры железа связано с переходом у-железа в а-железо. [c.140] Результаты более подробных и систематических исследований были опубликованы Каном 197], который указал на связь появления мозаичной структуры с наличием и распределепие.м внутренних напряжений И рода. В соответствии с этим переход кристаллической решетки у-железа в кристаллическую решетку а-железа, сопровождающийся изменением объема и вызывающий появление внутренних напряжений, люжет быть прич1Шой образования субструктуры в связи с неравномерным переходом у-же-леза в а-железо в объеме зерна. [c.140] Представления о природе субструктуры стали значительно более ясными после появления теории дислокаций, позволившей объяснить наклон участков кристаллической решетки наличием скоплений дислокаций (см. стр. 88). Вопрос был дополнительно разъяснен после объяснения возникновения дислокаций и системы их расположения в процессе кристаллизации металла. Таким образом, постепенно составилось представление о субструктуре, как о естественной форме строения кристалла металла, насыщенного дислокациями. Кристалл не состоит из атомных плоскостей кристаллической решетки, равномерно уложенных во всем его объеме. Реальный кристалл состоит из участков решетки, наклоненных, повернутых и смещенных один относительно другого (см. рис. 110, 111). Субструктура этого типа определяется распределением дислокаций в объеме тела и оказывает существенное влияние на механические свойства металлов. [c.141] Субструктура не является просто результатом увеличения плотности дислокаций и образования неоднородной среды во время пластической деформации металла при высокой температуре. Основные очертания субструктуры образуются уже во время роста кристалла. [c.141] Как было показано в предыдущих разделах, простейшее размещение дислокаций в виде стенок, перпендикулярных плоскости скольжения, приводит к такой же изгибной деформации кристаллической решетки металла, как если бы решетка состояла из двух частей с небольшим наклоном кристаллографических плоскостей одной части решетки по отношению к другой. В связи с этим границы субструктуры рассматриваются как определенное расположение дислокаций, концентрация которых вдоль этих границ выше, чем в остальном объеме кристалла. [c.143] Границы субструктуры, естественно, отличаются от границ зерен в поликристаллических структурах, которые представляют собой более сложное нарушение строения кристаллической решетки и систему нарушений непрерывности. Эта точка зрения гюдтверждается свойствами границ мозаичной структуры, отличающихся от свойств границ зерен в условиях пластической деформации, в частности при длительном нагружении и высоких температурах. Так, например, полигонизация является результатом увеличения плотности дислокаций прн пластической деформации в условиях высокой температуры и большой длительности нагружения, облегчающих перегруппировку дислокаций путем их восхол дения и расположение их в виде границ, вызывающее более значительный наклон кристаллографических плоскостей смежных участков решетки. [c.143] В последующих разделах граница мозаичной структуры рассматривается как граница между участками кристаллической решетки с очень небольшим изменением наклона кристаллографических плоскостей, не обусловленным деформацией металла, состоящая из одной плоскости равномерно распределенных дислокаций. Очевидно, исходная мозаичная структура кристалла играет важную роль в процессе последующей деформации, так как эта структура заранее определяет точки концентрации дислокаций. [c.143] В результате упругой деформации рядов атомов вокруг дислокаций, скопившихся между смежными плоскостями, происходит поворот плоскостей скольжения, как показано на рис. 113. Этот процесс способствует образованию субструктуры. В рассмотренном простейшем случае в плоскостях скольжения расположены попеременно ряды положительных и отрицательных дислокаций, образовавшиеся в результате пластической деформации [33]. [c.144] В качестве типичного при.мера расположения дислокаций можно указать на упомянутую выше сетку Тейлора [32], состоящую из дислокаций противоположных знаков, в параллельных плоскостях скольжения (рис. 115). [c.145] Рентгеновским методом люжно измерить угол ф между плоскостями решетки, пересекающимися на границе мозаичной структуры (рис. 116). [c.146] Среднее значение расстояния между субзерен-ными границами определялось для различных металлов, и полученные данные подтверждаются работами ряда авторов (Томас, Вильсдорф и др.) [103, 104]. [c.148] Очень интересные результаты были получены при исследовании кристаллов бромистого серебра [105]. После отжига и экспозиции фотолитическое серебро образует дисперсные частицы, располагающиеся в соответствии с причинами, рассмотренными выше, вдоль линий накопления дефектов, образующих внутри кристалла четкую сетку со средним размером ячейки 10 см (см. рис. 112). В исследованном материале ширина зон выпадения дисперсных частиц, образующихся при описываемых исследованиях вокруг скоплений дислокаций на границах субзерен, оказалась равной 10 см. [c.148] По-види. юму, более глубокое исследование субструктуры открывает все более тонкие образования, являющиеся составными частями кристалла, и таким образом в технических металлах зоны с совершенной кристаллической решеткой должны иметь очень малые размеры. В некоторых работах выдвигалась даже идея ми-кромозаичной структуры, которая в последнее время была предме-то.м исследования при термическом травлении металлов и при процессах растворения и рекристаллизации. [c.148] Вернуться к основной статье