Зернограничное упрочнение

Эффективным барьером для движения дислокаций в металлах является межзеренная граница — зернограничное упрочнение. Это объясняется тем, что дислокация не может перейти границу зерна, так как в новом зерне плоскости скольжения не совпадают G плоскостью движения этой дислокации. Дальнейшая деформация продолжается в результате возникновения новой дислокации в соседнем зерне, поэтому чем мельче зерно (больше протяженность границ), тем выше прочность металла (рыс. 80, а). [c.115]

Так, предел текучести феррита (в отожженной стали) может возрастать при уменьшении размера зерна в три раза. Зернограничное упрочнение наиболее эффективно при существенном измельчении зерна (с/, 1 мкм). [c.150]

Зернограничное упрочнение. Границы зерен служат препятствиями для движения дислокаций. Если в зерне с благоприятной ориентировкой достигается напряжение, необходимое для работы источника дислокаций, раньше, чем в соседнем кристалле, тогда в благоприятно ориентированном зерне происходит вначале движение, а затем и скопление дислокаций, пришедших к границе зерна. Возникающие поля напряжений накладываются на внешние это мо- жет привести к тому, что в соседних зернах будет достигнуто активирующее напряжение течения. Таким способом распространяется пластическая деформация в соседние объемы (зерна). Процесс затрудняется, когда размер зерна уменьшается (число скопившихся на границах зерен дислокаций уменьшается, уменьшаются поля напряжений, но главное — увеличивается набор разориентировок зерен, что суммарно делает границы более эффективным препятствием). [c.96]

Зернограничное упрочнение определяется размером действительного зерна феррита d [c.137]

Для максимального проявления эффекта дисперсионного твердения при микролегировании ванадием карбонитриды ванадия должны полностью раствориться в аустените при нагреве. Для сохранения барьеров при микролегировании целесообразно использовать комбинацию элементов. Так, при использовании ванадия и алюминия ванадий обеспечивает зернограничное упрочнение по механизму дисперсионного твердения. Алюминий, нитрид которого растворяется при [c.378]

Дисперсные частицы избыточных фаз V( ,N), Nb( ,N), а также A1N упрочняют структуру низколегированных сталей не только в результате торможения дислокаций (собственный вклад), но и воздействуя на зернограничное упрочнение путем измельчения зерна (косвенное влияние). [c.252]

Присутствие частиц карбонитридов и нитридов способствует заметному измельчению зерна и обусловливает дополнительное зернограничное упрочнение. [c.254]

НОСТЬ, выше, если металл имеет мелкое зерно. Механизм пластической деформации в большинстве случаев имеет дислокационную природу. Эффективным барьером для движения дислокаций в металлах является, межзеренная граница - зернограничное упрочнение. Это объясняется тем, что дислокация не может перейти границу зерна, так как в новом зерне плоскости скольжения не совпадают с плоскостью движения этой дислокации. Дальнейшая деформация продолжается в результате возникновения новой дислокации в соседнем зерне, поэтому чем мельче зерно (больше протяженность границ), тем выше прочность металла. Влияние среднего размера зерна (1 на характеристики прочности и усталости пропорционально так, предел текучести взаимосвязан с размером зерна формулой Петча-Холла = С + к/, где тi -внутреннее напряжение, учитывающее сопротивление движению дислокаций к - коэффициент. [c.360]

Зернограничное упрочнение (субструктурное упрочнение) [c.58]

Зависимость (2.21), в которой и Ку — константы, за достаточно короткое время нашла свое экспериментальное подтверждение на абсолютном большинстве поликристаллических металлов и сплавов. Поэтому эТу зависимость пытались неоднократно объяснить с помощью различных теоретических моделей. Среди таких моделей наибольшее распространение получили теория, связывающая концентрацию напряжений в вершинах индивидуальных полос скольжения с размером зерна [26, 98, 99, 102] модель деформационного упрочнения, согласно которой плотность дислокаций, необходимая для пластической деформации металла, изменяется обратно пропорционально размеру зерна [63] модель начала пластического течения, исходящая из действия зернограничных источников и их определяющей роли в процессе передач , скольжения от зерна к зерну [54, 102]. [c.49]

В соответствии с этой моделью деформационное упрочнение на начальной стадии деформации (вплоть до 5%) может быть объяснено увеличением дислокационной плотности от 5 х 10 до 10 м . Увеличение внутренних напряжений влияет на процесс образования дислокаций, препятствуя их выгибанию, и, таким образом, увеличивая величину приложенных напряжений, необходимых для продолжения деформации. В то же время увеличение внутреннего гидростатического давления при растяжении активизирует зернограничную диффузию и, как следствие, способствует протеканию процессов возврата. [c.194]

Следует отметить также, что сплавы, упрочненные выделениями, относятся к числу типичных структур, в которых происходит разрезание выделений дислокациями. Это явление хорошо изучено [123, 126, 285]. Как и в случае сплавов на основе Ре, содержащих у -выделения, возникающее планарное скольжение вполне может коррелировать с плохой стойкостью к водородному охрупчиванию [124, 125]. Степень несоответствия решеток матрицы и у -фазы в рассматриваемых сплавах бывает различной [274, 276, 285], а несоответствие матрицы и у" может быть большим [277, 290]. Таким образом, в никелевых сплавах с достаточно большим несоответствием решеток матрицы и выделений может существовать зависимость типа показанной на рис. 22 [126], при условии отсутствия нежелательных зернограничных слоев т] или Ь. продолжение работ, основанных на таких представлениях, может дать ценные результаты. [c.117]

Наряду с этим при термоусталости разрушение начинает переходить на границы зерен по механизму зернограничного проскальзывания [2]. Вероятность того, что этот тип разрушения будет превалирующим невелика вследствие более ярко выраженного процесса деформационного упрочнения и недолгого пребывания при высокой температуре. Поэтому следует ожидать преимущественно внутризеренное разрушение и разрушение частично смешанного типа при минимальных (в пределах рассматриваемого диапазона) значениях о и е. [c.55]

При испытании с предварительной ползучестью при высоком уровне напряжений процесс упрочнения происходит медленно, а процесс формирования субструктуры не завершается, поэтому при последующем термоциклировании относительная суммарная долговечность увеличивается незначительно. Ввиду малого общего времени испытания зернограничные процессы в рассматриваемом диапазоне комбинированных режимов не оказывают заметного влияния на долговечность. [c.122]

Область с минимальной суммарной относительной долговечностью соответствует такому диапазону напряжений ползучести (10—12 кгс/мм ), которые сами по себе обусловливают зернограничное разрушение. Это значительно усложняет влияние структурных процессов на долговечность, так как термоциклическое деформирование в основном связано с упрочнением тела зерна. [c.122]

Высокотемпературные свойства сплавов на железоникелевой основе формируются в результате сочетания эффектов легирования и упрочнения последние включают упрочнение твердорастворное, старением и зернограничное. Эти виды упрочнения характеризуются рядом особенностей, обусловленных химическим составом тех или иных сплавов 1) железо и никель образуют аустенитную матрицу 2) добавки, растворяющиеся в ней, обеспечивают твердорастворное упрочнение 3) добавки, образующие выделения упорядоченных интер-металлидов, карбидов, боридов и других фаз, обеспечивают упрочнение старением 4) добавки, воздействующие на границы зерен, упрочняют или видоизменяют их. [c.212]

Чтобы улучшить сопротивление ползучести, полезно повысить прочность границ до уровня, превышающего прочность тела зерен. Существенную роль в решении этой задачи смогут играть карбидные частицы, они закрепляют границы зерен, предотвращая зернограничное проскальзывание или миграцию границ. Однако те же частицы обычно являются местом образования пор в процессе ползучести. Поэтому существует оптимальный уровень содержания углерода в деформируемых сплавах на никелевой основе, 0,5—0,5 % (по массе) или несколько более высокий в литейных. сплавах в этом случае достигают компромисса между упрочнением границ зерен и созданием мест, где зарождается разрушение. [c.330]

Уменьшение размера зерна в сплаве МЧВП до 40 мкм, повышая уровень действующих напряжений за счет механизма зернограничного упрочнения, в целом не вносит принципиальных изменений в ход кривых нагружения (рис. 3.22). При температурах испытания —60 [c.142]

Предел текучести стали определяется уравнением Холла— Петча ai=Gi- -Kyd / а, в феррито перлитных сталях характеризуется напряжением трения решетки а железа ао, твердорастворным упрочнением Аотр, упрочнением за счет образования перлита Астп, деформационным упрочнением Аод, дисперсионным упрочнением Аоду Произведение представляет собой зернограничное упрочнение Аоз Влияние перечисленных механизмов упрочнения на пре дел текучести стали линейно аддитивно, т е может быть просуммировано Поэтому предел текучести феррито перлитной стали можно рассматривать как сумму следующих компонент [c.131]

При развитой субзереннои структуре зернограничное упрочнение по уравнению (33) не учитывается а учитывается субструктур нее упрочнение по уравнению (М) [c.139]

Основными факторами упрочнения феррито перлитных сталей являются твердорастворное и зернограничное упрочнение Как правило, доля других компонентов упрочнения не превышает в сумме 20 %, т е они не вносят существенного вклада в предел тек) ести низколегированной Стали На практике наиболее целесообразно использовать-дисиерсионное упрочненда, так как карбонитридные фазы [c.139]

Поскольку при М К-структуре отливок отсутствует зернограничное упрочнение, то в сплавах, специально разработанных для таких отливок, как правило, отсутствуют карбидообразующие элементы (Hf, Zr), а углерод сведен к технологически возможному минимуму (0,002...0,004 %). Небольшие добавки Hf или Y мотуг вводиться для создания защитных пленок HfOj и 2 3 компенсации снижения жаростойкости из-за пониженного (до 4...6 %) хрома, что, в свою очередь, связано с высоким су] 1марным содержанием а-образующих элементов [Z (W + Мо + Та + А1 + + Ti) = 20...23 %]. [c.311]

Предел текучести стали определяется уравнением Холла—Петча От= Оо + Величина ат в феррито-перлитных сталях характеризуется напряжением трения Со решетки а-железа твердорастворным упрочнением Аотр упрочнением за счет образования перлита Да деформационным упрочнением Лод дисперсионным упрочнением Аоду. Произведение КусГ представляет собой зернограничное упрочнение Aa . [c.376]

Необходимо подчеркнуть, что только зернограничное упрочнение позволяет уменьшить склонность стали к xpjTiKHM разрушениям. Все остальные механизмы зт1рочнения увеличивают ее. Только уменьшением размера зерна стали можно компенсировать отрицательное влияние всех других механизмов на температуру перехода стали из [c.376]

Таким образом, чем мельче зерно, тем вьшхе прочность феррита. Эффективность зернограничного упрочнения определяется степенью измельчения зерна. Изменением размера зерна можно изменять прочность конструкционной стали. Размер зерна оказывает существенное влияние и на температуру перехода в хрупкое состояние Т . С уменьшением размера зерна Г50 уменьшается. Для сталей универсального применения, производимых в больших количествах, действенной мерой измельчения зерна и снижения Г50 является контролируемая прокатка (см. подразд. 1.3.1). Упрочнение феррита при легировании увеличивает склонность к хрупкому разрушению. Однако влияние легирующих элементов на температуру перехода в хрупкое состояние проявляется по-разному. [c.54]

Диаметр зерна феррита определяется химическим составом стали и режимами ее обработки. Как правило, присутствие дисперсных частиц второй фазы способствует получению более мелких зерен феррита и повышению Од 2- При определенных режимах горячего деформирования (контролируемая прокатка, термомеханическая обработка) возникает субзеренная структура, когда зерно феррита разделяется дислокационными малоугловыми границами на субзерна. При развитой субзеренной структуре вместо зернограничного упрочнения учитьтается субструктурное упрочнение, определяемое соотношением [c.58]

Рис. 1.2. Вклад отдельных дислокационных механизмов упрочнения сплавов в уровень конструктивной прочности (соотношения предела текучести а (ад,а), (вязкости разрушения KJ и температуры вязкохрупкого перехода Оп—напряжение Пайерлса — Наббарро Од—упрочнение взаимодействием диелокаций Од(д)— упрочнение переплетением дислокаций по типу леса Пд д. я.)—упрочнение созданием полигональных ячеистых субструктур Ор— твердорастворное упрочнение, оф—упрочнение дисперсными фазами, <гз— упрочнение структурными барьерами (зернограничное у№

Таким образом, использование методов РКУ-прессования для получения субмикрозернистых структур позволяет достичь повышенных сверхпластических свойств, а именно низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности в ряде сплавов. На-нокристаллические сплавы проявляют повьппенное сверхпластическое поведение, хотя это поведение связано со значительным деформационным упрочнением, которое, по-видимому, связано с изменением деформационных механизмов за счет трудности дислокационной аккомодации зернограничного скольжения в малых [c.212]

Поскольку высокоэнергетические границы зерен являются местами преимущественного зародышеобразования при внутреннем окислении и образовании выделений, то можно было бы ожидать, что на границах зерен будет выделяться большая часть образующихся внутри сплава оксидов, карбидов, нитридов и т. д. Это в свою очередь должно приводить к упрочнению и повышению стойкости против проскальзывания по границам зерен [5, 18—21, 140]. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили эту гипотезу [32, 33], но вместе с тем еще раз выявили, что улучшение характеристик ползучести достигается ценой пония<ения пластичности разрушения. Зернограничные выделения могут ускорять (и действительно ускоряют) образование вредных полостей на границах зерен [33, 55, 164, 165] и последуюпще зарождение трещин, что в конечном счете приводит к разрушению [140]. [c.34]

Многие из величин Ос еще требуется определить количественно или хотя бы качественно. Тем не менее мы предположим, что при определенных составах и микроструктурах сплавов, средах и состояниях напряжения некоторые эффекты должны быть доминирующими. В частности, применяя этот метод анализа к основному примеру поведения I типа, а именно к случаю суперсплава на никелевой основе с умеренно крупным зерном [14, 18—21], мы отметим в соответствии с эффектами, перечисленными в табл. 5, следующие положения. В такой упрочненной системе, как данный сплав (временное сопротивление 1033 МПа даже при 760 °С [169]), маловероятно, чтобы какие-либо эффекты твердого раствора существенно влияли на внутренние напряжения. Выше отмечалось, что зернограничными эф( ектами также пренебрегали. Основной эффект, как можно предположить, в этом случае будет связан с величинами Ос, аналогичными входящим в уравнение (19). Иными словами, упрочнение рассматриваемой системы на воздухе обусловлено противодействием образованию и движению дислокаций со стороны окалины с хорощей адгезией, формирующейся при испытаниях на ползучесть на воздухе, но отсутствующей при испытаниях в вакууме (см. рис. 10) или в горячей солевой среде [14]. Микрофотографии, представленные на рис. 10, показывают также, что в результате ползучести (как на воздухе, так и в вакууме) поверхностные слои подложки постепенно становятся однофазными. На воздухе образуется фаза у, вероятно, посредством селективного окисления алюминия и титана, а в вакууме образуется фаза у вследствие испарения хрома. Важно, что ни в одном случае поверхностные слои подложки не являются дпсперсиоупроч-ненными. Таким образом, эти эффекты будут иметь тенденцию к самокомпенсации при любых попытках, подобных этой, проанализировать сравнительное поведение системы на воздухе и в вакууме. [c.37]

Для этого случая остаются в силе предыдуш,ие рассуждения. Отличается он от варианта IIIБ тем, что в результате более интенсивного термоциклического деформирования, с одной стороны, резко увеличивается приток дополнительных вакансий к границам зерен, и соответственно вероятность межзеренного разрушения, а, с другой стороны, происходит упрочнение тела зерна. Однако превалирующее значение имеют зернограничные процессы в условиях большой длительности пребывания металла при высоких температурах. Поэтому здесь также следует ожидать преимущественно межзеренное и частично смешанное разрушение в области максимальных значений а и е (в рассматриваемом диапазоне). [c.56]

При предварительной ползучести в результате зернограничной пластической деформации на границах зерен образуются микро-поры, число и расположение которых связано с кинетикой процессов выделения, укрупнения и вторичного растворения карбида МеззСд. В условиях комбинированных нагрузок он не обладает достаточной стабильностью, в частности, может растворяться даже в режимах с длительной термической усталостью. В то же время при ползучести не создается достаточно мощной дислокационной субструктуры внутри зерна, обеспечивающей его существенное упрочнение. [c.122]

Повышение ирочности стали достигается твердорастворным Аотр), дислокационным (Лод), дисперсионным (АНду), зернограничным (Аоз) и субструктурным (Аос) упрочнением, получаемым путем термической, термомеханической, химико-термической и деформационной обработок, а также подбором состава стали. В табл. 4 показано, за счет каких механизмов происходит повышение прочности От низкоуглеродистых строительных сталей (<0,25 % С) с ферритно-перлитной структурой и машиностроительных сталей после закалки на мартенсит и отпуска. В таблице даны расчетные формулы для оценки вклада в упрочнение различных механизмов. Величина определяется су. шарным вкладом каждого механизма упрочнения [c.253]

Механизмы упрочнения, которые реализуют в кобальтовых сплавах, зиждутся на тщательно соразмеренном соотношении вклада тугоплавких легирующих элементов в твердорастворное и в карбидное упрочнение. И тот и другой вид упрочнения необходим для обеспечения высокотемпературной длительной и усталостной прочности. Карбидные выделения в сильной степени подавляют зернограничное проскальзывание и рост зерен, а также снижают дислокационную подвижность. В интервале 538-816 °С вдоль дефектов упаковки и в зоне их взаимного пересечения происходит активное образование мелкодисперсных вторичных выделений Mjj j, оказывающих сильное разнонаправленное влияние на прочность и пластичность. Зернограничные карбидные выделения подавляют зернограничное проскальзывание при Т>982 °С. Роль твердорастворного упрочнения при участии тугоплавких легирующих элементов возрастает, коль скоро упрочняющее влияние внутризеренных карбидных выделений снижается в результате их срастания. [c.206]

Изделия из суперсплавов направленной кристаллизации подвергают термической обработке на твердый раствор, чтобы повысить их прочность за счет измельчения выделений у -фазы. Применительно к обычным отливкам из высокопрочных сплавов с высокой объемной долей у -фазы (>0,5) такая обработка вызывает снижение пластичности и долговечности в условиях ползучести. В этих условиях упрочнение зерен делает затруднительной призернограничную деформацию, которая необходима для аккомодации формоизменения зерен в результате деформирования поликристаллического тела. В результате возрастает вероятность возникновения зернограничных трещин и снижаетсй пластичность и долговечность изделия в условиях ползучести. Работоспособность изделий из суперсплавов направленной кристаллизации не лимитирована способностью передачи деформации через границы зерен без возникновения трещин, эти изделия в литом состоянии характеризуются наличием более грубых и менее равномерно распределенных выделений у -фазы, так что обычно применительно к этим сплавам термическую обработку на твердый раствор используют для оптимизации механических свойств [3, 11]. [c.253]

Наряду с дисперсионным твердением (упрочнением в связи с образованием у -фазы) при соответствующем легировании существенный вклад в упрочнение литейных жаропрочных никелевых сплавов вносят выделяющиеся при литье или термической обработке карбиды (1,5—2%) МС, МазСв, МбС. Однако их роль в упрочнении может проявляться по-разному. Так, с одной стороны, карбиды обладают большей стабильностью, чем у -фаза располагаясь по границам зерен, карбиды упрочняют их. В то же время карбиды, образуя хрупкий зернограничный каркас, снижают тем самым пластичность сплава. Отсутствие смачиваемости карбидов расплавом ослабляет их связь с матрицей (у), а различие в коэффициентах линейного расширения у у-фазы и карбидов превращает последних в потенциальные концентраторы напряжений, которые в условиях циклических нагрузок могут стать местами зарождения микротрещин. [c.362]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...