ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упрочнение за счет препятствий из "Строение и свойства металлических сплавов " Напряжения, препятствующие движению дислокаций (кроме сопротивления кристаллической решетки), возникают за счет взаимодействия дислокаций с различными препятствиями, в том числе с другими дислокациями. [c.289] Когда кристалл деформируется, плотность дислокаций быстро возрастает с увеличением степени деформации. Новые дислокации вносят вклад в упрочнение кристалла в результате взаимодействия с существующими дислокациями и между собой. Результаты пластической деформации зависят от степени деформации, температуры, ориентации кристаллов и многих других факторов. [c.289] На основании изучения тонкой структуры и механических свойств металла можно отметить в пластической области три характерные стадии кривой деформации (рис. 127) область легкого скольжения /, область линейного упрочнения II (наклон кривой в этой области мало зависит от температуры, содержания примесей и других факторов) и область параболического упрочнения — температурно зависимая часть кривой III. Особенности каждой стадии трактуются в рамках дислокационных представлений. [c.289] По Хиршу переход ко II наступает тогда, когда расстояния между скоплениями дислокаций столь малы, что внутренние напряжения из-за нагромождения дислокаций становятся достаточными для активации источников дислокаций во вторичной системе плоскостей. На стадии II линии скольжения короче и менее правильны (это указывает на то, что они принадлежат нескольким системам), возникает нерегулярная сетка дислокаций. Средняя плотность дислокаций в начале второй стадии —10 см , в конце 10 ° сж-2. Локальная плотность дислокаций в сетке достигает 10 см . [c.290] На стадии III наблюдается появление широких полос скольжения, что объясняется механизмом поперечного скольжения винтовых компонент дислокаций. Промежутки между ними заполняются тонкими, короткими линиями скольжения. [c.290] В зависимости от свойств кубических кристаллов и условий деформирования отдельные стадии кривой деформации получают разное развитие. Так, в металлах с более высокой энергией дефектов упаковки (алюминий) легкое скольжение наблюдается при значительно более низких напряжениях и температурах, чем в металле с меньшей энергией (благородные металлы), вторая стадия слабо выражена и становится заметной только при весьма низких температурах. [c.290] Связь между пластической деформацией и плотностью дислокаций (при постоянном напряжении) можно получить, если учесть, что пластическая деформация вызывается движением дислокаций, испускаемых некоторыми источниками, и что она прекращается, когда прекращается движение дислокаций. [c.291] Эта зависимость подтверждается экспериментально. Так, изучение тонких пленок серебра в электронном микроскопе на просвет дало N = 2 е, откуда R = 10 см, что подтверждается соответствующим измерением (Орлов),. [c.291] Здесь предполагается, что целый ряд атомов удаляется или подходит к дислокации одновременно. На практике к дислокации диффундируют отдельные вакансии или небольшие скопления вакансий. Происходит переползание короткого отрезка дислокационной линии, в результате чего образуются ступеньки (пороги). И положительное, и отрицательное переползание происходит путем образования и движения порогов. [c.292] Переползание обычно наблюдается при повышенных температурах. [c.292] Пластическая деформация в некоторых (редких) случаях возможна также за счет движения вакансий (диффузионная деформация). Если под действием растягивающих напряжений а возникают вакансии вблизи растянутых участков образца и двигаются к сжатым участкам, где поглощаются, то это равносильно переносу атомов в обратном направлении. Такой процесс возможен при достаточно высоких температурах, когда вакансии относительно легко возникают и поглощаются. При наличии напряжений энергия образования вакансий уменьшается. Эффективное значение энергии станет равным U — аа , где — объем, атомы которого находятся под действием напряжений. [c.292] Таким образом, пластическая деформация возможна только с участием дефектов. Если дислокации закреплены, а взаимодействие их с вакансиями затрудпено, то будет действовать диффузионный механизм деформации. Скольжение дислокаций играет основную роль при пластической деформации разновидность скольжения с переползанием имеет большое значение при ползучести (на установившейся стадии). [c.293] Предел текучести материала, как известно, существенно зависит от его состава и структуры. Свободному перемещению дислокаций препятствуют посторонние атомы примесей, частицы второй фазы, структурные несовершенства. [c.293] Некоторые о. ц. к. металлы (например, железо) имеют ясно выраженную площадку текучести и верхний и нижний пределы текучести (так называемый зуб текучести). В поликристаллах зуб текучести выражен резче, чем в монокристаллах это, по-видимому, объясняется тем, что границы зерна задерживают распространение дислокаций. В хроме и молибдене наблюдалось два зуба текучести, причем первый связывали с распространением текучести через субграницы, а второй — через границы зерна. Протяженность площадки и величина верхнего предела зависят от температуры. [c.293] Аналогичный механизм использован для объяснения деформационного старения железа. Предполагается, что атомы углерода диффундируют к дислокациям, которые возникают при пластической деформации, и создают вокруг них атмосферу. Соответствующие исследования позволили сделать вывод, что энергия активации деформационного старения равна 105 кдж г-атом (25 ккал1г-атом), что близко к энергии активации диффузии углерода в а-железе — 84 кдж г-атом (20 ккал г-атом). [c.293] В большинстве монокристаллов скорость размножения дислокаций не очень велика (или велика начальная плотность дислокаций), и зуб текучести мал. Однако в нитевидных кристаллах (диаметром примерно 1 мкм) зуб текучести велик, поскольку такие кристаллы почти свободны от дислокаций. Зуб текучести наблюдается обычно в о. ц. к. металлах, а в г. ц. к. нет, так как в них очень высока начальная плотность дислокаций и при повышении напряжений скорость движения дислокаций быстро возрастает. [c.294] Важным практическим следствием развития пластической деформации является упрочнение металла (наклеп). Наклеп зависит не столько от индивидуальных свойств дислокаций, сколько от коллективного поведения большого числа дислокаций, рождаемых в процессе пластической деформации. [c.294] Рост напряжений по мере увеличения деформации, т. е. упрочнение, удовлетворительно объясняется упругим взаимодействием между дислокациями. Рост напряжений в первом приближении пропорционален корню квадратному из плотности дислокаций. [c.294] Указанные процессы приобретают большое значение на более поздних стадиях упрочнения, когда из-за большой плотности дислокаций пересечения их становятся достаточно частыми (например, после деформации 10%). [c.295] Следует, однако, подчеркнуть, что общей теории деформационного упрочнения, основанной на дислокационных представлениях, пока не существует. [c.295] Вернуться к основной статье