Дислокации при пластической деформаци

Кроме включений, видимых в оптический микроскоп, существуют особенности в распределении и количестве субмикроскопических включений, обнаруживаемых на экстракционных угольных репликах с помощью электронного микроскопа. Эти включения размером 5—50 нм распределены в металле равномерно и, как правило, не образуют больших скоплений вокруг крупных оксидных включений размером 1—2 мкм [8]. Такое равномерное распределение включений не препятствует движению дислокаций при пластической деформации [c.181]

Дислокации при пластической деформации размножаются и образуют структуру, как это показано в разделе 1.5. При каждом значении деформации е, эта структура может быть охарактеризована энтропией А стр . Выполним термодинамический анализ изменений, происходящих в металле во время деформации. Для этого будем применять энергетический подход и использовать потенциал, аналогичный энергии Гиббса, но для системы произвольной массы т - Оу /р, где Пир- плотность [кг/м ] и молярная масса [кг/моль] исследуемого материала [c.48]

Увеличение числа дислокаций при пластической деформации происходит при помощи так называемых источников Франка-Рида, которые возникают в месте пересечения дислокаций с плоскостью скольжения. [c.28]

Наклеп. При пластической деформации поликристаллического металла изменяются его форма и размер. Это изменение связано с изменением формы зерен. Поэтому при пластической деформации металл претерпевает и структурные изменения, что ведет к изменению его свойств. В деформируемом металле с увеличением степени деформации увеличиваются его прочностные характеристики, т. е. изменение структуры металла в процессе пластической, деформации приводит к его упрочнению или наклепу. Упрочнением называется увеличение сопротивляемости сдвигу вследствие накопления (повышения плотности) дислокаций при пластической деформации. Продвижение дислокаций по кристаллу затрудняется в связи с накоплением их у препятствий — точечных дефектов кристаллов, дислокаций, границ зерен и т. п., в результате чего плотность дислокаций значительно возрастает. Так, предельная плотность дислокаций в упрочненном металле составляет 10 —10 на 1 см площади. Упрочнение вызывается также торможением дислокаций в связи с измельчением зерен, искажением решетки металла, возникновением напряжений. Осо- [c.15]

В условиях формирования структуры поверхностных слоев, определяющих механизм контактного взаимодействия и уровень разрушения, важная роль принадлежит обратной связи при изменении концентрации легирующего элемента в твердом растворе меняются факторы, способные влиять на характер движения и распределения дислокаций при пластической деформации. К этим факторам можно отнести изменение силы трения при движении дислокаций, энергии дефекта упаковки и ближнего порядка в расположении атомов легирующих элементов. Кроме того, в поликристаллическом материале на распределение дислокаций существенно влияют размер зерна и степень его изменения. [c.200]

Мотт сравнивает дислокации со складками ковра, указывая, что для одновременного перемещения тяжелого ковра нужно большое усилие, а для создания волны складок достаточно небольшого. Чем совершеннее структура, тем меньше сопротивление движению дислокаций, тем ниже пределы упругости и текучести, т. е. напряжения, при которых начинается смещение дислокаций. При пластической деформации не только смещаются уже существующие дислокации, но и возникают новые. [c.83]

Концентрация атомов С и N возле дислокаций ограничивает их подвижность, вследствие чего пластическая деформация может наступить лишь при более высоком напряжении (при верхнем пределе текучести),при котором происходит отрывание дислокаций от атмосферы атомов С и N. Дальнейшее перемещение дислокаций при пластической деформации становится возможным и при более низких значениях напряжения (при нижнем пределе текучести). До тех пор, пока пластическая деформация неоднородна и протекает не во всем объеме деформируемого материала, на диаграмме растяжения возникает типичная площадка текучести. В месте, где кончается площадка текучести материала, и в зависимости от упрочнения материала увеличивается величина напряжения, необходимого для протекания пластической деформации. [c.139]

Выметание большого числа закалочных вакансий скользящими дислокациями при пластической деформации закаленного сплава может полностью перекрыть сравнительно небольшое поступление в кристалл вакансий, генерируемых порогами скользящих дислокаций. В результате пластическая деформация закаленного сплава замедляет зонное старение, так как избыточные вакансии играют важную роль в диффузионном переносе атомов растворенного элемента к растущим зонам (см. 42). [c.379]

Для процесса возникновения и эволюции ячеистой дислокационной субструктуры характерны следующие закономерности [211, 242, 320, 357]. Образование ячеистой структуры происходит, начиная с некоторой критической деформации. Для описания ячеистой структуры обычно используют такие параметры средний размер ячейки, распределение ячеек по размерам, ширина стенок ячейки, разориентация соседних ячеек, плотность дислокаций в стенках ячеек и в объеме. Все указанные величины изменяются с ростом пластической деформации. С повышением пластической деформации еР диаметр ячеек d уменьшается, пока не достигает некоторого предельного значения — обычно 0,25—3 мкм. Все остальные перечисленные параметры ячеистой структуры, интенсивно изменяясь с ростом на начальных этапах деформирования ячеек, при дальнейшем деформировании стабилизируются и приближаются к некоторым характерным значениям стабилизируются плотность дислокаций в границах ячеек, толщина стенок ячеек и дисперсия функции их распределения по размерам. Поэтому увеличение напряжений, необходимых для распространения микротрещин через границы ячеистой структуры, по всей видимости, в первую очередь обусловлено уменьшением размера ячеек. В изложенной ниже модели принято, что плотность дислокаций в стенках ячеек постоянна, а увеличение общей плотности дислокаций, обусловленное пластической деформацией, приводит к образованию новых границ и тем самым к уменьшению диаметра ячеек. [c.78]

При пластической деформации в металле образуются, перемещаются и взаимодействуют с другими дефектами кристаллического строения линейные несовершенства (дислокации). [c.81]

Дислокация представляет собой энергетически неуравновешенный атомный комплекс с повышенной свободной энергией. Под влиянием внешнего силового (энергетического) воздействия она начинает двигаться к положению с наименьшей свободной энергией (стабильному состоянию). В процессах возникновения и движения дислокаций, в том числе при пластической деформации, они перемещаются к поверхности, где увеличивают плотность участков с повышенной свободной энергией, повышенной активностью, что имеет большое значение при сварке металлов давлением в твердом состоянии. [c.472]

Слово дислокация означает смещение в связи с тем, что вблизи дефекта атомы, лежащие ниже края неполной плоскости, смещены. Отсюда возник и СИМВОЛ краевой дислокации в виде 1 в нем вертикальный отрезок означает направление сдвига, который всегда (в случае краевой дислокации) перпендикулярен направлению неполной плоскости. Такие дефекты возникают не только при кристаллизации, но и при пластической деформации в результате неполно- [c.49]

Оба этих механизма приводят к образованию нескольких последовательных уровней дислокационных структур (рис. 70). Подробная описательная схема структурных превращений металлических материалов при пластической деформации показана на рис. 71. Там же приведена шкала изменения плотности дислокаций р. [c.108]

Но при этом необходимо учесть, что движение дислокаций сопровождается, помимо изменения упругой деформации, также и изменением формы кристалла, не связанным с возникновением напряжений — пластической деформацией. Как уже упоминалось, движение дислокаций как раз и представляет собой механизм пластической деформации. (Связь движения дислокаций с пластической деформацией ясно демонстрируется рис. 25 в результате прохождения краевой дислокации слева направо верхняя — над плоскостью скольжения — часть кристалла оказывается сдвинутой на один период решетки поскольку решетка в результате остается правильной, то кристалл остается ненапряженным.) В противоположность упругой деформации, однозначно связанной с термодинамическим состоянием тела, пластическая деформация является функцией процесса. При рассмотрении неподвижных дислокаций вопрос о разделении упругой и пластической деформаций не возникает нас интересуют при этом лишь напряжения, не зависящие от предыдущей истории кристалла. [c.165]

Представление о дислокациях возникло в связи с попытками объяснения процессов скольжения в кристаллах, в первую очередь при пластической деформации. Для характеристики процессов скольжения вводят понятие плоскости скольжения, по которой происходит соскальзывание одних атомных плоскостей по другим, и направления скольжения. Части кристалла между плоскостями скольжения в принципе не должны быть искажены. Если при пластической деформации произошел процесс скольжения, то в дальнейшем возможно как движение по уже возникшим плоскостям скольжения, так и по новым. Комбинация плоскости и направления скольжения составляют систему скольжения. Так, ГЦК кристаллы характеризуются четырьмя плоскостями скольжения типа (111) и тремя направлениями [110]. В итоге возникает 12 систем скольжения. [c.240]

Движение дислокаций сопровождается динамическими эффектами. Атомы приобретают кинетическую энергию и совершают колебания около вновь приобретенного положения равновесия. Следовательно, имеет место выделение теплоты образец при пластических деформациях заметно нагревается. Возникают и акустические эффекты. Они могут быть обнаружены даже на самой ранней стадии возникновения пластических деформаций с помощью специальной чувствительной аппаратуры. [c.78]

Будучи закрепленной на концах перетяжки, дислокация выгибается, а длина перетяжки увеличивается на стадии 7 (рис. 39,г). Движение дислокации и пластическая деформация по новой плоскости (111) могут быть облегчены, так как открываются возможности при образовании петли (см. рис. 39, г) для генерации источника Франка-Рида. Различие в ширине расщепленных дислокаций и соответственно в склонности к поперечному скольжению у разных металлов и сплавов играет очень важную роль в формировании дислокационной структуры (ячеистой структуры, см. гл. III) при деформации и в особенности структурных изменений при последующих возврате и рекристаллизации. [c.76]

НАКОПЛЕННАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕФОРМАЦИИ. Энергия, затрачиваемая при пластической деформации, не вся переходит в тепло. Часть ее, связанная с дефектами кристаллической решетки (дислокациями, вакансиями, границами двойников деформации и др.), остается в деформированном металле в виде накопленной (скрытой или [c.247]

Количество факторов, определяющих тип текстуры, формирующейся в данном теле при наложении на него внешнего силового поля, будет различным в зависимости от того, как ведет себя это тело по отношению к силовому полю — как сплошная изотропная среда (континуум) или как среда, в которой возможны только определенные дискретные перемещения (дисконтинуум). Примером последнего является текстурирование кристаллических тел при пластической деформации, которая реализуется движением дислокации по определенным кристаллографическим плоскостям и направлениям. [c.274]

Результаты электронномикроскопических исследований свидетельствуют о том, что для одинаковой степени деформации плотность дислокаций при деформации в диапазоне температур деформационного старения (т. е. в процессе так называемого динамического- деформационного старения ) выше, чем при холодной деформации с последующим нагревом до температуры 9с (т. е. при статическом деформационном старении ). Динамическое деформационное старение есть результат образования атмосфер атомов внедрения (углерод, азот для железа и для вольфрама, молибдена, хрома, дополнительно кислород) вокруг движущихся и размножающихся при пластической деформации дислокаций. За счет диффузии атомов внедрения, облегченной при повышении температуры деформации до 9о, образуются атмосферы вокруг дислокаций, образованных деформацией. [c.464]

Вследствие этого явления при пластической деформации возникают по меньшей мере следующие потоки энергии освобождаемой упругой энергии энергии разрушения, направленной на раскрытие трещин потоки теплоты, массы, дислокаций. Каждый из этих потоков необратим. Общее термодинамическое соотношение, выражающее первое и второе начала термодинамики, для превращений энергии при деформации можно записать в виде [c.113]

Чем больше имеется в зерне таких дефектов, тем сильнее искажена его кристаллическая решетка и тем более значительны в ней внутренние напряжения. Дислокации возникают при кристаллизации, особенно на границах зерен, при пластической деформации металла, при его резких нагревах и охлаждениях. [c.10]

Авторы [83] рассматривают явление пластической деформации как волновой процесс. Феноменологически он аналогичен распространению электромагнитных волн, когда электрическая составляющая поля порождает магнитную. Магнитная, в свою очередь, - электрическую и т.д. Так же, как существует две составляющие электромагнитного поля, взаимообусловли-вающие друг друга, существует две взаимообусловливающие составляющие движения дислокаций при пластической деформации. Выше (см. раздел 4.2) мы говорили о двух возможных видах движения дислокационных структур с целью диссипации вносимой в материал энергии - трансляционного и ротационного. Трансляционный сдвиг - это перемещение дислокаций параллельно самим себе в каком-либо направлении. Ротационный поворот - это поворот дислокаций как единого целого вокруг какой-либо точки. [c.140]

Авторы работы [194] рассматривают явление пластической деформации как волновой процесс. Феноменологически он аналогичен распространению электромагнитных волн, когда электрическая составляющая поля порождает магнитную. Магнитная, в свою очередь, порождает электрическую и т.д. Так же, как существуют две составляющие электромагнитного поля, взаимообусловливаюндае друг друга, существует две взаимообусловливающие составляющие движения дислокаций при пластической деформации. Ранее (см. раздел 6.1) мы говорили о двух возможных вцдвх движения дислокационных [c.346]

Старение, обусловленное распадом пересыщенных твердых растворов, вызывает изменение механических и физических свойств сплава прочности, твердости, электросопротивления, коэрцитивной силы, стойкости против коррозии и др. Процессы, протекающие на первых стадиях старения (появление субмикро-скопической неоднородности в распределении атомов растворенного компонента в пересыщенном твердом растворе, когерентная связь двух различных решеток, выпадение весьма дисперсных частиц), приводят к упрочнению сплава, увеличению его твердости, повышению сопротивления сплава пластической деформации, связанному с тем, что изменения структуры сплавов на этих стадиях старения затрудняют перемещение дислокаций при пластической деформации. [c.12]

Согласно дислокационной теории, развитой Б. А. Колачевым с сотр. [12, 312], обратимая водородная хрупкость обусловлена специфическим влиянием, оказываемым абсорбированным металлом водородом на движение дислокаций при пластической деформации металла и на зарождение и развитие трещин, веду-ш,их к разрушению. Основные положения этой теории заключаются в следующем. При температуре, ниже некоторой критической Го, водород образует на дислокациях атмосферы Коттрелла. При малой скорости деформации и не слишком низкой температуре подвижность атомов водорода сравнима со скоростью движения дислокаций. В этом случае примесные атмосферы (атмосферы Коттрелла) будут двигаться вслед за дислокациями, отставая от них на некоторое расстояние. При этом на дислокацию действует сила, отталкивающая ее назад к исходному положению в центре атмосферы, поэтому сопротивление пластической деформации несколько повышается. Пластическая деформация осуществляется в основном путем генерирования новых дислокаций каким-либо источником под действием приложенных напряжений и их перемещения в плоскости скольжения. Возникающие новые дислокации также окружают- [c.105]

О незначительном вкладе эффекта разблокировки дислокации при пластической деформации после старения говорят данные по ММТО стали 45 после значительной предварительной деформации сжатием (рис. 73). [c.172]

Поэтому в механизме водородной хрупкости этих металлов должно быть нечто общее, не зависящее ни от их кристаллической структуры, ни от внутреннего давления водорода, ни от наличия гидридов, хотя эти факторы несомненно должны существенно изменять детали этого механизма. Общим в процессах, приводящих к водородной хру1и 0сти, является дислокационная природа как механизма пластической деформации, так и процесса разрушения. Следовательно, водородная хрупкость должна быть обусловлена тем специфическим влиянием, которое оказывает водород на движение дислокаций при пластической деформации, зарождение и распространение трещин, ведущих к разрушению. [c.333]

З величение суммарной поверхности их границ) или повышение плотности дислокаций при пластической деформации увеличивает число центров (фазового превращения. Конкретные примеры такого рода регулирования струк- макроструктура (а+р -латуяи. [c.141]

Наличие ориентированной направленности дислокаций при пластической деформации и ее влияние на анизотропность упрочнения убедительно подтверждаются даннььми об ориентированности упрочнения при дефор-. мационном старении. Современные представления о механизме деформационного старения базируются на теории Коттрелла о блокировании свежих дислокаций, образовавщихся при деформации, примесными атомами и их сегрегациями. [c.70]

Весьма перспективиым для решения различных физ ичесних и инженерных задач прочности является энергетический анализ процессов пластической деформации и разрушения с учетом поведения дислокаций при пластической деформации (дислокационно-энергетичеокий анализ). [c.7]

Размножение дислокаций и скольжение. Рассмотрим замкнутую дислокационную петлю радиуса г, которая охватывает область того же радиуса, иретерпевщую сдвиг. Гакая дислокация будет частично винтовой, частично краевой, а на большей части длины — смещанного типа. Поскольку энергия деформаций, связанных с дислокационной петлей, возрастает пропорционально длине петли, последняя будет стремиться сократиться. Однако если при этом действует скалывающее напряжение, способствующее развитию скольжения, то петля будет стремиться расщириться. Отрезок дислокационной линии, закрепленной на конусе (рис. 20.18), называется источником Франка — Рида ), и, как видно из рисунка, из него в одной и той же плоскости скольжения может развиться большое число концентрических дислокационных петель. Этот и аналогичные типы механизмов размножения дислокаций приводят к возникновению скольжения и к возрастанию плотности дислокаций при пластической деформации. Прекрасный пример дислокационного источника показан на рис. 20.19. [c.709]

Зарождение острой микротрещины может происходить только по механизмам, обеспечивающим такую ориентацию образовавшихся несплошностей, при которой практически исключается эмиссия дислокаций из вершины зародышевой микротрещины и, как следствие, ее пластическое притупление и превращение в пору. Зарождение острых микротрещин в ряде случаев (при умеренных температурах) происходит при напряжениях, значительно превышающих предел текучести, т. е. при пластической деформации, составляющей примерно 1—20%-Значительно раньше, например при о От, может происходить зарождение пор, т. е. микротрещин, которые при зарождении сразу притупляются за счет эмиссии дислокаций из вершин. Если при зарождении острой микротрещины условие страгива-ния Гриффитса не выполнено, дальнейший ее рост, как и рост пор, может быть только стабильным, обусловленным пластическим деформированием в ее вершине. [c.146]

Повышение усталостной прочности при кратковременных перегрузках объясняется деформационным упрочнением, происходящим, при пластических деформациях микрообъемов материала, сходным с ущючнением, при наклепе. Установлено, что под действием пластических деформаций происходят упрочняющие Процессы разупорядочение кристаллических решеток увеличение плотности дислокаций измельчение кристаллических блоков и увеличение степени их разориентировки зубчатая деформация поверхностей спайности в результате выхода пластических сдвигов на поверхность зерна и, как следствие, увеличение связи между зернами. Уменьшается растворимость С, О п N в а-железе эти элементы выпадают из твердых растворов, образуя высокодисперсные карбиды, QK a№ .iL нитриды в виде Облаков, блокирующих распространение дислокащ1Й. [c.309]

В холоднодеформированном металле при нагреве миграция границ зерен и изменение их размера и формы имеет свои специфические особенности. В этом случае получает развитие процесс рекристаллизации обработки или первичной рекристаллизации. Движущей силой процесса служит накопленная при пластической деформации энергия, связанная в основном с образованием дислокаций, имеющих высокую плотность (до 10"...10 см ). Рекристаллизация обработки приводит к образованию новых равноносных зерен с обновленной кристаллической решеткой. При этом свободная энергия рекристаллизованного металла становится меньше, чем деформированного вследствие уменьшения плотности дислокаций (до 10. ..10 см ). Процесс состоит из образования зародышей новых зерен и их роста. Имеется определенная аналогия с фазовыми превращениями диффузионного типа. Накопленная в объеме зерен энергия деформации примерно в 100 раз выше поверхностной энергии их границ, поэтому рекристаллизация на первых этапах может привести к образованию мелких зерен и увеличению их числа (по сравнению с деформированным металлом). [c.507]

Полигонизация — процесс образования разделенных малоугловыми границами субзерен. Полигонизация представляет собой развитие возникшей при пластической деформации ячеистой структуры. Размытые, объемные сплетения дислокаций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развивается при температурах более высоких, чем температура отдыха. Субграницы образуются в результате поперечного скольжения и переползания дислокаций в направлении достройки или сокращения экстраплоскостей. Хао тически распределенные дислокации выстраиваются в вертикаль ные стенки. Тело субзерен практически очищается от дислокаций Решетки соседних субзерен получают небольшую разориентиров ку (до нескольких градусов). Скорость полигонизации контроли руется относительно медленной скоростью переползания дислока ций, которая определяется скоростью перемещения вакансий Примеси, образующие на дислокациях облака Коттрелла, тормо зят полигонизацию. Субзерна при продолжительной выдержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е. укрупнению. Движущей силой в этом случае служит разность энергий субграниц до и после коалесценции. При дальнейшем повышении температуры получает развитие процесс первичной рекристаллизации. [c.511]

Дан анализ структуры и свойств чистых металлов и сплавов, монокристаллов и поликристаллических агрегатов при пластической деформации с привлечением теории дислокаций. Приведены современные физические представления о механизмах пластической деформации, явлений упрочнения, разупрочнения, разрушения, тексту-рообразования в зависимости от типа кристаллической решетки, вида легирования, температуры и скорости деформации, размера зерна, фазового состояния и др. Рассмотрены физические основы разработки новой и усовершенствования суш.ествующей технологии обработки давлением, включая ТМО и обработку в условиях сверхпластичности. [c.2]

При низкотемпературной пластической деформации, когда полигонизационные процессы затруднены, пространство между возникшими на ранних стадиях пластической деформации сплетениями быстро заполняется дислокациями, причем с понижением температуры однородность такого распределения нарастает. Дальнейшая пластическая деформация сопровождается исключительно высокой концентрацией точечных дефектов благодаря пересечению движущихся дислокаций с дислокациями леса высокой плотности (Л/д= 10 —10 м ) и образованию значительного количества порогов, порождающих при дальнейшем перемещении дислокаций вакансии и межузельные атомы. После низкотемпературной деформации всего лишь на 10% концентрация точечных дефектов возрастает до 10 —10 ° см т. е. nlN= = (10 —10 " ). Таким образом, достигается концентрация, равная концентрации вакансий Ю"" при температуре плавления. Рост концентрации точечных дефектов и особенно вакансий приводит к увеличению объема при пластической деформации на величину до 0,25%. Процессу образования разориентированной ячеистой структуры в области низких температур (0,2—0,3) Гпл способствует хаотическое распределение дислокаций высокой плотности, приводящее к возникновению точечных дефектов. Увеличение точечных дефектов способствует переползанию краевых дислокаций и, следовательно, как и при полигонизации с развитым неконсервативным движением дислокаций, возможно образование разориентированной ячеистой структуры. При этом пластическая деформация при низкой температуре сопровождается уменьшением размеров ячейки в направлении деформирующего усилия и ее увеличением в направлении вытяжки при прокатке, прессовании, волочении. В связи с этим возникает слоистая ячеистая структура. Особенностью дислокационного строения такой структуры является то, что плотность дислокаций внутри таких ячеек сущ ественно не изменяется, т. е. дислокации, вызывающие изменение формы слоистой ячейки, выходят на ее поверхность или поверхность зерна. [c.254]

При а->ар+Оср имеем От- оо, т. е. напряжение, вызывающее движение дислокаций и пластическую деформацию, может увеличиваться бесконечно, а при напряжении Op-fd p образование трещины становится невозможным. [c.436]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...