Подвижность границ зерен

В цикле гомогенизирующей термической обработки объемная диффузия обычно не способна полностью устранить ликвацию в литом материале. Помочь выравниванию химического состава при гомогенизации может миграция зерен, но зерно в "литой" микроструктуре уже очень грубое. Помочь выравниванию химического состава за счет миграции границ зерен все-таки можно, обеспечив подвижность границ зерен посредством некоторой деформации [17]. [c.209]

Вопрос о природе роста зерен исследован неоднократно. Как свидетельствует теоретический анализ [62], рост зерен при СПД не может происходить за счет коалесценции зерен, а осуществляется путем миграции границ, причем наблюдается увеличение их подвижности в процессе деформации. Развитие этих представлений в работах [59, 63] позволяет полагать, что рост зерен в СП материалах связан с повышением подвижности границ зерен вследствие ускорения зернограничной диффузии при образовании неравновесной структуры границ во время деформации (см. также 2.2.3), а движущей силой этого процесса, как и при нормальном росте зерен, является уменьшение поверхностной энергии границ зерен. Исходя из этих положений, удается объяснить основные закономерности кинетики роста зерен, наблюдаемые экспериментально. В пользу этих пред- [c.27]

Поскольку подвижность границ зерен при постоянстве других факторов определяется концентрацией вакансий v, то в условиях термического равновесия [c.95]

Подвижность границ зерен [c.86]

Рис. 2.23. Подвижность границ зерен. Скорость движения межзерновой границы V определяется посредством графического решения уравнения, которое выражает и как функцию движущей силы подвижности и силы сопротивления, создаваемой атомами примеси, которая в свою очередь зависит от V. Решения находятся в точках пересечения колоколообразной кривой силы сопротивления y=fiv) прямыми у=Р—v/M. Решение единственно при р<р2 и Р>Ри и имеются два неустойчивых решения при р2<р<р1 и концентрации, большей некоторого критического значения С с. При- С<С<,

Подвижность границ зерен 86 Показатель чувствительности скорости деформации к изменению напряжения 21, 45 Ползучесть, контролируемая возвратом 112, 120—135 , 179, 190, 193 [c.281]

Кристаллы часто растут в виде дендритов, главным образом потому, что теплота кристаллизации легче всего рассеивается от углов, и границы зерен Б литом металле обычно бывают далеко не прямыми, вследствие сцепления дендритов. При отжиге (т. е. нагреве на температуру, при которой, несмотря на то что она значительно ниже точки плавления, атомы заметно подвижны) границы зерен стремятся выпрямиться, так как короткая прямая граница представляет состояние с меньшей энергией, чем длинная зубчатая. Если металл деформирован (обработан — операция, которая искажает структуру и повышает энергию) и затем нагрет, то могут образовываться новые зародыши, и вырастать новые неискаженные зерна, пока не произойдет рекристаллизация. Новые вторичные зерна обычно имеют более прямые очертания, чем исходные первичные зерна. [c.337]

Степень миграции границ зерен определяется движущимися силами миграции, подвижностью границ и временем пребывания металла в области температур высокой диффузионной подвижности атомов. Движущая сила миграции определяется разницей свободных энергий границ в данном неравновесном и равновесном (после полного завершения миграции) состояниях. При прочих равных условиях движущая сила зависит главным образом от конфигурации граничных поверхностей, характеризуемой числом участков с повышенной кривизной в макро- и микроскопическом плане. Движущая сила на отдельных участках границы пропорциональна их суммарной кривизне l// i + l// 2, где 1 и / 2 — радиусы кривизны в двух взаимо перпендикулярных направлениях. Мигрирующая граница движется обычно к центру максимальной кривизны (рис. 13.12,6). Чем меньше число граней у зерна, тем больше их кривизна при заданном размере и тем интенсивнее идет миграция границ. На стыках границ зерна (для двумерной системы трех зерен) движущая сила миграции пропорциональна отклонению соотношения смежных углов от равновесного. Последнему соответствует равенство углов между тремя границами, составляющих 120° (рис. 13.12,а). В этом случае уравновешиваются силы поверхностного натяжения на стыкующихся участках границ, что соответствует наименьшему значению свободной энергии. Смещение стыка границ О в положение О приведет к искривлению границ. Это вызовет перемещение границ в направлении к центру их кривизны до спрямления, т. е. зерно А будет расти за счет зерен В и С. [c.504]

Перераспределение примесей и легирующих элементов в сплавах происходит в период их пребывания в температурных областях, когда существует заметная диффузионная подвижность этих элементов. При этом возможны два противоположных процесса выравнивание концентрации элементов по объему — гомогенизация, или их накопление на отдельных структурных составляющих, границах зерен и скоплениях дефектов кристаллической решетки — сегрегация. [c.507]

Перераспределение элементов между объемом зерен и их границами имеет сложный характер и зависит от температуры. Предельное развитие процесса — образование так называемой равновесной сегрегации элементов на границах зерен, которая оценивается отношением равновесных концентраций элементов на границе Сгр и в объеме зерна Са. Согласно теоретическим представлениям Сг.р возрастает по мере снижения температуры (рис. 13.15). В реальных условиях нагрева или охлаждения действительная или неравновесная сегрегация на границах Сг.н начинает развиваться при температурах выше температуры заметной диффузионной подвижности растворенного элемента Т . [c.508]

При температурах Т О,БТ до 20% от общей пластической деформации может быть связано с проскальзыванием по границам зерен. Немаловажную роль здесь играют диффузионные процессы, существенно облегчающие как внутризеренную, так и межзеренную пластическую деформацию. Становится возможным диффузионное перемещение (проскальзывание) отдельных кристаллитов, облегчаемое вакансиями, концентрация и подвижность которых при таких температурах существенно возрастают. [c.105]

ТЕОРИЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО РОСТА. Эта теория основана на том факте, что подвижность границ М. и соответственно скорость миграции границ зерен резко зависят от взаимной ориентировки соседних кристаллов и ряда других факторов, Согласно указанной теории на [c.406]

Подвижность дислокаций. Было показано, что присутствие окалины или покрытия с хорошей адгезией упрочняет материал, затрудняя выход из поверхности краевых дислокаций [122] и движение пересекающих поверхность винтовых дислокаций [114]. Простой анализ сил реакции показывает, что препятствующее движению дислокаций напряжение, связанное с наличием поверхностной окалины, пропорционально величине (ца—РА)/(ца+р.л) [130], где ца и Ца — модули сдвига окалины и сплава соответственно. Можно было бы ожидать, что напряжение будет притягивающим, если модуль упругости окалины меньше, чем подложки. Однако это обычно не имеет места для окалины, состоящей из оксидов или других коррозионных продуктов. Возможность существования уменьшающих деформацию напряжения подтверждается, например, данными по пластической деформации при комнатной температуре, полученными при исследовании покрытых медью кристаллов цинка [122], окисленных кристаллов алюминия [121], а также окисленных кристаллов [125] и поликристаллов [126] кадмия. Несмотря на отсутствие экспериментальных данных, можно ожидать, что этот эффект распространяется также и на скольжение границ зерен, поскольку такое скольжение (или вращение зерен) связано с образованием поверхностных ступенек. [c.28]

Большое значение имеет применение авторадиографии для изучения распределения химических элементов в сплавах после технологической обработки, строения и подвижности атомов по границам зерен, особенно для жаропрочных сплавов, разрушение которых при статическом нагружении с нагревом происходит по границам зерен. [c.5]

При стоке дислокаций к границам зерна эти скопления могут транспортироваться дислокациями (в зависимости от температурной подвижности водорода), образуя сегрегации на границах зерен. При достижении определенной величины давления водорода на межзеренной границе могут выделяться гидриды. Гидрид титана, судя по его высокому давлению диссоциации [15], очень неустойчивое соединение. [c.73]

Зерна, растущие с большой скоростью, можно условно рассматривать как зародышевые центры, и поэтому процесс их роста получил название вторичной рекристаллизации. В результате вторичной рекристаллизации образуется множество мелких зерен и небольшое число очень крупных зерен. Вторичная рекристаллизация, вероятно, вызывается благоприятной для роста кристаллографической ориентацией отдельных зерен, меньшей чем у других зерен концентрацией дефектов (величиной объемной энергии) и более высокой подвижностью границ, в результате неравномерного выделения примесей. Вторичная рекристаллизация, вызывающая образование крупного зерна и разнозернистости, способствует снижению механических свойств металлов. [c.84]

Влияние температуры. При низких температурах пластичность металла уменьшается вследствие уменьшения тепловой подвижности атомов. С повышением температуры пластичность возрастает, а сопротивление деформированию уменьшается (рис. 17.3). Кривые изменения пластичности и прочности не всегда имеют монотонный характер как правило, в интервале температур фазовых превращений может происходить некоторое повышение прочностных и снижение пластических свойств металлов. Практически все металлы и сплавы в области температур, близких к температуре солидуса, обнаруживают резкое падение пластических свойств — так называемый температурный интервал хрупкости (ТИХ). В этом интервале пластические свойства близки к нулевым значениям. Объясняется это тем, что при этих температурах границы зерен и расположенные там межкристаллические прослойки, включающие легкоплавкие примеси, размягчаются или расплавляются и даже небольшая деформация приводит к их разрушению. Чем чище металл, тем меньше протяженность температурного интервала хрупкого состояния и тем ближе он к температуре равновесного солидуса. [c.395]

Атомы, располагающиеся по границам зерен, обладают повышенным запасом энергии по сравнению с атомами, находящимися в середине зерен. Поэтому зерна металла стремятся уменьшить площадь границ. Чем мельче зерна, тем больше площадь границ между зернами в одном и том же объеме металла. Образовавшиеся начальные зерна аустенита самопроизвольно начинают расти. В первый период роста крупные зерна поглощают более мелкие. В этот момент рост зерна происходит особенно быстро. Затем, когда мелких зерен уже не остается, крупные зерна начинают поглощать друг друга. Темпы роста несколько замедляются, но рост зерна продолжается. Чем больше длительность выдержки при температуре выше Лсз, тем крупнее зерно аустенита. С повышением температуры вследствие увеличения подвижности атомов темпы роста увеличиваются. [c.124]

Из-за локальных искажений вблизи каждого растворенного атома образуется область повышенной подвижности. Возникает вопрос о правильном суммировании диффузионного сопротивления внутри и вне этих областей. При самодиффузии в разбавленных растворах области повышенной подвижности между собой разделены (подобно тому, как это имеет место на границах фаз, в отличие от границ зерен, образующих одну разветвленную сеть). Если сами области считать неподвижными, то решение можно получить по аналогии с решением задачи диэлектрической постоянной раствора, содержащего области с электропроводностью, отличной от электропроводности матрицы [82]. Результат был экспериментально подтвержден на системе железо — медь. [c.109]

Выполненный анализ зарождения и роста пор позволяет сформировать подход к рассмотрению кавитационного межзе-ренного разрушения в случае интенсификации развития повреждения теми или иными факторами, в частности агрессивной средой. Известно, что влияние агрессивной среды может проявляться в виде двух основных процессов. Первый обусловлен непосредственным взаимодействием среды с металлом и разрушением продуктов взаимодействия под действием напряжений. Второй процесс связан с переносом к границам зерен различных элементов среды (например, кислорода, водорода и др.), ускоряющих тем или иным способом межзереннсе разрушение материала. Для объяснения этого нетрадиционного механизма влияния среды на характеристики разрушения предложены различные модели [240, 286, 306, 329, 334, 424]. В частности, охрупчивающее влияние кислорода может быть связано с ограничением подвижности границ зерен и увеличением их проскальзывания, приводящего к росту межзеренных повреждений [240]. Рассматривался также клиновой эффект, возникающий [c.166]

В области температур, отвечающих сверхнластичности, т. е. вблизи 720 К, преобладающим фактором разупрочнения становитсн динамический возврат (динамическая рекристаллизация на месте ), а такн е динамическая рекристаллизация, обусловленная значительной подвижностью границ зерен. Перечисленные обстоятельства мешают накоплению дефектов, ответственных за упрочнение, не обеспечивают кинетических условий для возникновения неренапряже- ний и зарождения очагов разрушения. Кроме того, диффузионный массоперенос, необходимый для возникновения пор, еще недостаточно выражен, поэтому диффузия не может повреждать металл с необходимой скоростью. Образование и развитие нор на дефектах структуры в данной области температур чрезвычайно затруднены из-за достаточно большой скорости перемещения границ. Таким образом, наблюдающаяся при 720 К очень высокая пластичность — результат подавления процессов разрушения за счет интенсификации аккомодационных каналов различной природы и преобладания динамической активности структурных элементов (границ зерен и субзерен особенно) над конкурирующими процессами диффузионного порообразования. Согласно данной точке зрения, увеличение скорости перемещения элементов структуры (при сохранении диффузии на прежнем уровне) должно тормозить разрушение, а ослабление — способствовать ему за счет облегчения диффузионного порообразования, роста и слияния пор на элементах дефектной структуры. [c.73]

Влияние малых концентраций примесей на подвижность границ зерен может быть существенным этот вопрос исследовали Люкке и Штюве [223]. Атомы примеси притягиваются к дефектному ядру межзерновой границы, и поэтому на покоящейся границе концентрация атомов примеси (С) выше, чем концентрация их в объеме (Со) [c.86]

Тем не менее такого рода предельР1ая пластичность типична для очень мягких, чистых металлов. Чаще дислокации не так уж подвижны, и в процессе деформации некоторые из них скапливаются у каких-то непреодолимых для них препятствий (включений, границ зерен и т. д.). [c.71]

Благоприятное влияние небольших добавок молибдена (до 0,5—0,6%), тормозящих и даже иногда устраняющих отпускную хрупкость II рода, объясняется тем, что молибден слабо участвует в образовании легированною цементита (Fe, Мо)зС и при таких содержаниях не образует специальных карбидов. Поэтому обеднения приграничных участков зерен молибденом не происходит. Присутствие же молибдена в растворе уменьшает разницу в диффузионной подвижности атомов по границам н в об1>еме з(. рна и тем самым ослабляет возникновение неоднородности по другим карбидообразующим элементам. Вместе с тем молибден устрапж т вредное влияние фосфора по границам зерен. [c.376]

Зерна, растущие с большой скоростью, можно условно рассма тривать как зародышевые центры и поэтому процесс их роста получил название вторичной рекристаллизации. В результате вторичной рекристаллизации образуется множество мелких зерен и небольшое число очень крупных зерен. Вторичная рекристаллизация, вероятно, вызывается благоприятной для роста кристаллографической ориентировкой отдельных зерен, меньшей чем у других зерен концентрацией дефектов (величиной объемной энергии) и более высокой подвижностью границ в результате неравномерного выделения примесей. В большинстве случаев причиной вторичной рекристаллизации является торможение роста большинства зерен, образовавшихся при первичной рекристаллизации, дисперсными частицами примесей. Вторичная рекристаллизация, вызывающая образование крупного зерна и разнозернистости, способствует снижению механических свойств металлов. [c.57]

На основе направленных вакансионных потоков в работах Френкеля, а затем Набарро и Херринга были предложены модель и механизм внутризеренной диффузионной пластичности . Здесь используется известный факт о том, что диффузионные процессы особенно интенсивно протекают по границам зерен, т. е. в местах с наибольшим искажением кристаллической решетки. Границы зерен являются источниками и стоками направленного движения вакансий в поле приложенного напряжения, причем поток вакансий идет через объем зерна и направлен от по-перечных границ к продольным (рис. 92), а поток атомов движется в противоположном направлении. Происходят мас-соперенос и пластическое течение. Эти потоки приводят к удлинению зерна в продольном направлении и сокращению 3 поперечном, поскольку объем зерна Рис. 92. Направленные пото- остается неизменным. Вследствие низкой ки вакансий при деформации ПОДВИЖНОСТИ граннц зерен формоизме-зерна (а — приложенные на- нение зерна фиксируется, а деформации пряжения) становятся необратимыми. Этот меха- [c.156]

Дальнейшим развитием теории строения границ зерен является установление факта суш,ествования на границах зерен, включая н большеугловые, зернограничных дислокаций (рис. 96, в). В этом случае граница зерна состоит из участков мест совпадения и зернограничных дислокаций (ЗГД). Зернограничные дислокации могут быть подвижными и сидячими. Подвижные ЗГД могут перемещаться вдоль границы и играют важную роль в зернограничном проскальзывании. Скорость такого проскальзывания увеличивается с ростом плотности ЗГД. Наличие ЗГД подтверждается электронномикроскопическими исследованиями границ специально выращенных бикристаллов. [c.166]

Величина > Е — энергия объемной самодиф-фузии) и сильно зависит от содержания примесей. Для очень чистых кристаллов и при высоких температурах, когда влияние примесей незначительно, д< и можно принять, что дл з.г ( з.г — энергия активации са-модиффузии по границам зерен). Формула (93) может быть использована для оценки подвижности границ с малыми и большими углами разориентации 0, причем [c.171]

Ли [54, 102], используя другую модель — модель зернограничных источников, попытался объяснить уравнение Холла — Петча путем рассмотрения начального этапа пластической деформации, т. е. объяснить начальную плотность подвижных дислокаций и ее связь с размером зерна. Исходя из того что скопления дислокаций редко наблюдаются (хотя специально оговаривалось, что это не является достаточным доказательством их отсутствия). Ли [54, 102] выдвигает альтернативный вариант объяснения, согласно которому начало пластической деформации в поликристалле связывается с эмиссией дислокаций выступами на большеугловых границах зерен. Из модели такой границы было рассчитано напряжение, необходимое для отрыва абсорбированной границей дислокаций и эмиссии ее в зерно. Это напряжение оказалось примерно одного порядка с напряжением предела текучести, следовательно, рассматриваемый процесс возможен без больших концентраций напряжения, т. е. без плоских скоплений дислокаций. [c.51]

Для объяснения наблюдаемой линейной зависимости рассмотрим поведение образца на первом цикле. При быстром охлаждении в результате происходящей пластической деформации (обратного знака) возникает неравновесная концентрация дислокаций. Кроме того, возможно повышение концентрации точечных дефектов (например, вакансий). Эти дефекты приводят к сильному наклепу молибдена. При нагревании образца происходит отдых , связанный с частичной аннигиляцией дислокаций, переползанием их из одной плоскости скольжения в другую и выходом на границы зерен [6]. На этот процесс ускоряюще действуют зкспо-ненциальный рост с температурой подвижности вакансий и движение дислокаций как под влиянием обратных упругих напряжений, так и в результате постоянно приложенной нагрузки. Движение дислокаций приводит к образованию субструктуры [7 ], причем образование последней проходит так быстро, что за цикл успевает практически завершиться первая стадия ползучести, а в структуре обнару-щиваются характерные для термоусталости следы скольжения в зер- [c.205]

Кроме легирования никельхромистого 7-твердого раствора Ti + Al при одновременном или раздельном введении W и Мо необходимы малые добавки В и Се. При этом бор повышает прочность границ зерен сплавов, уменьшая диффузионную подвижность в межкристаллических слоях, вследствие образования тугоплавких боридов, а церий связывает серу в тугоплавкие соединения (рис. 43). [c.180]

Концентрация вакансий ио границам зерен на несколько порядков выше их концентрации в теле зерна. Энергия, необходимая для образования вакансий, существенно меньше в искаженной кристаллической решетке на границе зерна. Мигрируя под воздействием поля напряжений, вакансии выходят из тела зерна на границу и перемещаются вдоль нее как по каналу. Коэффициент диффузии по границе значительно выше, чем в теле зерна. Мигрирующие по границам вакансии могут сливаться, образуя сдвоенные вакансии, которые более устойчивы термодинамически и более подвижны, чем одиночные. В ходе дальнейшего слияния вакансий о-бразуются их колонии, перерастающие в поры, которые можно обнаружить сначала при помощи электронного микроскопа [Л. 24], а затем и оптического (Л. 21, 22]. [c.81]

Причиной радиационного упрочнения и охрупчивания является ограничение подвижности дислокаций радиационными дефектами или снижение сопротивления отрыву из-за стимулированного радиацией перераспределения и обогащения примесями внутренних микроповерхностей (границ зерен, субзерен, комплексных радиационных дефектов). Радиационное охрупчивание по" второму механизму имеет место в железе и сталях перлитного класса, загрязненных фосфором, сурьмой, оловом, мышьяком. Никель и марганец способствуют, а молибден препятствует сегрегации этих примесей и, следовательно, радиационному охрупчиванию,, Медь, марганец и никель усиливают упрочнение и охрупчивание указанных материалов за счет увеличения плотности комплексных радиационных дефектов. За меру радиационного охрупчивания корпусных сталей перлитного класса обычно принимают прирост критической температуры хрупкости (табл. 8.46). [c.301]

В приведенном случае пайки стали ОЗВД золотом последнее, диффундируя по большеугловым границам и в объеме зерен паяемого металла, вызывает образование дислокационной сетки, имеющей наибольшее развитие по границам зерен. Повышенная проницаемость границ зерен обусловлена, с одной стороны, повышенной диффузионной подвижностью самой границы зерен, с другой — возникновением вокруг границ зерна области с повышенной диффузионной проницаемостью. [c.30]

В околошовной зоне диффузионно-подвижный водород взаимодействует с молекулами U2O, располагающимися по границам зерен. Образующиеся пары воды не растворяются в меди и создают в металле значительные напряжения, которые приводят к образованию большого числа микротрещин. Это явление получило название водородной болезни меди. Водяные пары и углекислый газ, образующийся при взаимодействии оксида углерода с закисью меди, могут усилить пористость сварных швов. [c.264]

Если сталь, в которой не произошло выпадения карбидов и углерод зафиксирован в твердом растворе, медленно нафевать, подвижность атомов увеличивается. В соответствии с этим увеличивается и способность их к диффузии и восстановлению равновесия в твердом растворе, в котором аустенит зафиксирован в перенасыщенном и неустойчивом состоянии, что приводит к образованию и выделению карбидов из перенасыщенного твердого раствора. Этот процесс начинается при температуре 400. .. 500 °С, но вследствие малой скорости диффузии идет медленно с образованием карбидов преимущественно по границам зерен. [c.349]

В рассмотренных выше примерах кинетика сфероидиза-ции и коалесценции связана с объемной или межфазной диффузией. Если границы зерен матрицы подвижны, большой вклад в кинетику коалесценции вносит и граничная диффу- [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...