ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние границ зерен на развитие деформации поликристаллов из "Жесткость и прочность стальных деталей " При использовании приведенных выше формул для расчета предельного числа скольжений в активной плоскости скольжения феррита, на основании известного значения предельного напряжения, получается величина порядка нескольких сотен. [c.156] В числе других факторов, понижаюш их сопротивление металла разрушению, следует отметить уменьшение параметра кристаллической решетки, понижение модуля упругости и уменьшение работы деформации. [c.156] Исследования Петча [117] показали, что в соответствии с формулой (75) графики нижнего предела текучести по раз.меру зерна сливаются в одну кривую (рис. 121). В этих условиях движение дислокаций будет продолжаться только в том случае, когда напряжение от внешней нагрузки будет превышать на достаточную величину значение (Тк) , . [c.156] Кроме того, зависимость описанного процесса от температуры не совсем согласуется с данными эксперимента. В связи с этим Конрад [116] выдвинул идею двойного поперечного скольжения в качестве модели, объясняющей распространение пластической деформации через препятствие, которым является граница зерен. [c.157] В соответствии с иредложение.м Котрелла [118] можно принять, что первоначальное разрушение кристаллической решетки металла в результате отрыва происходит в точке пересечения двух активных плоскостей скольжения. [c.157] Благодаря дальнейшему движению дислокаций, генерируемых источниками, дефект увеличивается до тех пор, пока при значении числа дислокаций i p не достигает ширины 10 —10 атомных плоскостей, т. е. 10 —10 см, что представляет собой заметное нарушение непрерывности кристаллической решетки. Длина этой микротрещины, по меньшей мере, в 10 раз превышает ее ширину п таким образом достигает значения размера субструктуры зерна. [c.158] Таким образом, раз.меры зерна и субзерен играют важную роль при определении прочности металла и его сопротивления деформации. Это положение, южет проявляться более или менее отчетливо в зависимости от различных процессов, происходящих в металле, но оно всегда остается в силе. В общем случае сопротивление деформации н прочность повышаются при уменьшении размера зерен или субзерен. [c.159] Предположительная зависимость ширины или глубины зоны пластической деформации у поверхности быстро развивающейся трещины от размера зерна д показана на рис. 126, где представлена вся область, исследованная при этих экспериментах. [c.162] Резюмируя приведенные выше соображения, можно считать, что сопротивление деформации и сопротивление накоплению повреждений изменяются, как показано на схематической диаграмме рис, 127. Область крупнозернистого материала характеризуется подчеркнутым влиянием размера субзерен, не связанным непосредственно с размером зерна д. В области очень малых размеров зерна пластические деформации развиваются одновременно в объеме целой группы зерен приблизительно одинакового размера. [c.162] Влияние субструктуры на предел скольжения главным образом определяется взаимодействием движущихся дислокаций и границ субзерен при данной скорости образования новых дислокаций. Внутри субзерен плотность дислокаций относительно низка и составляет около 10 —Ю 1/с.и , даже при предельной деформации. [c.163] В начальной стадии упрочнения скорость деформации определяется плотностью центров Франка—Рида, так как именно эта величина определяет напряжение, необходимое для реализации циклов образования дислокаций при развитии пластической деформации. На основании известного значения напряжения в начальной стадии упрочнения можно определить минимальное расстояние между центрами Франка—Рида, которое в данном случае составляет около 10 см, что соответствует поверхностной плотности дислокаций приблизительно 10 Мсм . [c.163] Таким образом, деформационное упрочнение можно рассматривать как увеличение плотности дислокаций и увеличение неравномерности распределения их в объеме кристалла. Одновременно происходит увеличение угла разориентировки и смещения плоскостей решетки в зонах, ограниченных скоплениями дислокаций в виде дислокационных стенок. [c.163] Одной из трудных задач теории является относительная устойчивость границ субзерен внутри кристалла, в противоположность границам полигонизации, в частности в условиях отжига и длительного нагружения. При длительном нагружении и высокой температуре размеры субзерен увеличиваются, однако границы их не исчезают и характер субструктуры не изменяется. Очевидно, система границ первичной субструктуры обладает преимуществом с точки зрения баланса внутренней энергии. Эти границы образуются путем соответствующей группировки и ориентировки дефектов кристаллической решетки и стабилизируются благодаря наличию атмосферы чужеродных атомов. С другой стороны, границы, вновь образующиеся, например, в процессе полигонизации при высокой температуре и большой длительности нагружения, значительно менее устойчивы, изменяются в результате диффузии и при высоких температурах могут даже исчезать. [c.163] Результаты проведенных исследований [82] показывают, что чем меньше размер выпадающих частиц, тем выше равновесная концентрация атомов в окружающей среде. Это означает образование градиента концентрации между частицами малых и больших размеров, знак которого соответствует более высокой концентрации у частиц малого размера. Чем меньше радиус выпавшей частицы, тем относительно больше количество энергии, которое может быть получено при отделении атомов от этой частицы. Отсюда следует, что частицы малых размеров легче растворяются, чем частицы больших размеров. [c.164] В соответствии с теорией случайных процессов в начальной стадии старения имеется большое число относительно малых частиц различных размеров, так как размер выпадающих частиц, несомненно, является случайной величиной. Однако с течением времени происходит растворение малых частиц и рост больших частиц. Естественно, этот процесс протекает неодинаково во всех точках объема металла. В первую очередь растворяются малые частицы, находящиеся непосредственно у больших частиц. Средний размер частиц и среднее расстояние между ними увеличиваются до тех пор, пока не будет достигнуто состояние, при котором выпавшие частицы не будут играть особой роли как препятствия движению дислокаций в зоне соответствующих размеров. [c.164] При данном напряженном состоянии выпавшие частицы вызывают появление внутренней концентрации напряжений. Это означает, что в процессе старения эффект внутренней концентрации напряжений усиливается. [c.164] Вернуться к основной статье