Миграция 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]

В случае, если температура нагрева до достижения равновесной концентрации будет ниже, чем температура закалки исходного сплава, концентрация примесей на границах зерен будет повышаться. При дальнейшем нагреве вплоть до температуры начала роста зерна (Гн.р) происходит рассасывание примеси. При достижении Г ,р и дальнейшем ее повышении одновременно с процессом диффузии примеси в глубь зерна происходит интенсивный рост самих зерен вследствие перемещения (миграции) старых границ и образования новых. [c.463]

В процессе охлаждения расположение границ зерен, как правило, изменяется в результате процесса их миграции. После завершения охлаждения в большинстве случаев границы не совпадают с зонами срастания первичных кристаллов (см. рис. 13.11). [c.503]

Выравнивание границ и рост зерен связаны со стремлением системы к более равновесному состоянию с меньшей свободной энергией. В соответствии с этим в литом металле после завершения кристаллизации и в отожженном металле при нагреве происходят изменения в положении границ зерен, приводящие к снижению их поверхностной энергии. Последнее достигается в результате уменьшения суммарной поверхности зерен. Она уменьшается в результате выравнивания волнистых участков на границах и уменьшения числа зерен, т. е. увеличения их размеров (рис. 13.12,а). Этот процесс называется собирательной или вторичной рекристаллизацией. Рекристаллизация реализуется в результате смещения или миграции границ зерен. [c.503]

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]

Из этого соотношения следует, что наиболее эффективно тормозят границы мелкие частицы. В то же время вероятность остановки границ возрастает с увеличением размера зерен. Миграция границ при условии длительного пребывания металла при высоких температурах продолжается до установления равновесного состояния. [c.506]

Теплая деформация в температурном диапазоне 7= = (0,34-0,6) Гпл сопровождается перестройкой дислокационной структуры вследствие переползания краевых дислокаций, но без существенной миграции границ зерен вследствие диффузии. [c.256]

Горячая деформация при 7 > (0,6Ч-0,7) Гпл сопровождается не только интенсивной перестройкой дислокационной структуры и сохранением устойчивых при высоких температурах дислокационных структур, но и миграцией границ зерен и субзерен, связанных с развитием разупрочняющих процессов (рекристаллизации). [c.256]

Существенно, что рассмотренный механизм миграции, имеющий в начале локальный характер, может в ходе дальнейшего нагрева вызвать значительную перестройку всей микроструктуры за счет того, что образование выступов нарушит уравновешенность зернограничной энергии в тройных стыках. При определенных условиях (после деформации на критическую степень) это может привести к заметному укрупнению зерен. [c.317]

Однако механизм рекристаллизации миграцией локальных участков границ исходных зерен может не реализоваться, если эти границы закреплены частицами дисперсных фаз. [c.370]

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]

Для некоторых металлов красноломкость не наблюдается, что связано с повышением растворимости примесей внедрения в твердом растворе. Более существенный фактор — миграция границ зерен, препятствующая росту зернограничных трещин. Иногда (для железа, никеля и их сплавов) повышение скорости деформации от 10 " до с не ликвидирует красноломкость , а только смещает интервал заниженной пластичности в зону более высоких температур (на 200—250 °С). [c.515]

Одновременно с пластическим разрыхлением происходит залечивание дефектов. Повышение температуры и развитие диффузионных процессов, включая миграцию границ зерен, динамический отдых и рекристаллизацию, гидростатическое давление, стимулируют заваривание дефектов. [c.520]

Поэтому максимальная температура нагрева под деформацию должна быть хотя бы немного ниже температуры начала интенсивного роста зерен (собирательной и вторичной рекристаллизации). Особенно опасно превышение температуры для нелегированных углеродистых сталей, в которых слабо проявляется барьерный механизм торможения миграции границ. [c.541]

Добавка всего лишь одного атома золота или серебра на 1 млн, атомов зонно очищенного свинца уменьшает скорость миграции границ зерен на два порядка. [c.59]

В ряде случаев на третьей стадии ползучести обнаруживается присутствие зародышей рекристаллизации в пределах исходного зерна без миграции границ зерен. Это приводит к трансформации сорбитной составляющей структуры стали. Разрушение идет путем порообразования [c.8]

Роль напряжений в развитии межкристаллитной коррозии. Напряжения в микрообъемах границ зерен, по-видимому, не играют роли самостоятельного фактора, вызывающего склонность к межкристаллитной коррозии. Границы зерен, как наиболее напряженные участки, существуют и при температурах гомогенизации (в том числе при температурах около точки нулевой адсорбции). Любая длительность пребывания при этих температура.ч не приводит к появлению склонности к коррозии. Напряжения сдвигают потенциал аустенитных сталей в электроотрицательную сторону приблизительно на 0,02В, в том числе и при а ао,2. Известно, что величина электроотрицательности границ, склонных к коррозии, достигает 0,2—0,6В по сравнению с телом того же зерна. Следовательно, не только напряжения вызывают анодность границ, но и сопровождающие их явления адсорбция, обеднение или пересыщение приграничного металла и образование на границах новых фаз. Этим процессам способствует сток дислокаций и вакансий к граница.м вместе с их атмосферами , реактивная диффузия и миграция зерен. Напряжения 1 рода не вызывают склонности к межкристаллитной и ножевой коррозии. Тем не менее нельзя их не учитывать при коррозии реального сварного изделия, так как они могут вызвать переход межкристаллитного разрушения в коррозионное растрескивание или в разрушение смешанного характера. [c.143]

Миграция границ зерен, являющаяся основным механизмом рекристаллизации, может быть замедлена или даже остановлена либо препятствиями относительно большого размера (цементитными пластинками), либо очень мелкими выделениями (округлыми карбидами, сумбикроскопическими окислами и нитридами). Таким образом, рекристаллизация зависит от чистоты стали (см. настоящую главу, с, 40). Если препятствие велико, то рост зерен весьма ограничен. Например, в среднеуглеродистых сталях наклепанный феррит рекристаллизуется ниже точки ЛII на микрофотографии 611/4 показана миграция границ зерен, а на микрофотографии 611/6 видно, что рекристаллизация закончена, но размер зерен ограничен расстоянием между сфероидизированным перлитом и островками мартенсита (ф. 641/6 и 644/8). Препятствия миграции зерен могут быть небольшими, например, такими препятствиями являются сфероидизированные карбиды в высокоуглеродистых сталях или субмикроскопические выделения в феррите и аустените. [c.40]

Первый зародышевый процесс, по-видимому, реализуется весьма редко (образование новых зерен из рекристаллизованных энергетически маловероятно). Миграция границ зсрсл является диффузионным процессом, скорость его определяется скоростью еамодиффузни, и поэтому этот процесс имеет преимущественное значение при высокой температуре, значительно выше темнерату-pyj рекристаллизации. [c.93]

Слияние зерен не требует для своего осуществления значительных диффузионных процессов, и, главное, процесс слияния может происходить одновременно по всем (или многим) поверхностям межзеренного раздела, Межзерен-кые границы являются, как об этом уже говорилось, сосредоточением различных дефектов, дислокаций, в первую очередь. Аннигиляция этих дефектов по сути дела есть уничтожение границ зерен. Следовательно, процесс роста зерен путем слияния происходит при более низкой температуре, чем роет зереи путем миграции и, как показывает пр п тика, приводит к образованию очень крупных зерен. [c.93]

В основе механизма роста зерен лежит миграция болыиеугловых границ. Таким образом, рост зерна контролируется диффузионным переходом атомов через большеугловую границу. [c.156]

Сравнительно большая скорость диффузии при естественном старении объясняется пересыщением твердого раствора вакансиями. Равновесная концентрация вакансий при температуре закалки на много порядков выше, чем при комнатной температуре. В процессе закалки вакансии не успевают уйти в стоки (границы зерен, дислок п1нп и др,) и облегчают миграцию легирующих элемемтов, [c.324]

Очевидно, что границы зерен металла становятся возможными путями растрескивания, когда атомы углерода или азота (но не Feg ) образуют сегрегации по границам зерен. Чистое железо не подвержено КРН. В железе (>0,002 % С) [14] или прокатанной стали (0,06 % С), закаленных от 925 °С, концентрация атомов углерода вдоль границ зерен достаточна, чтобы вызвать склонность к КРН. Низкотемпературный отжиг (например, при 250 °С в течение 0,5 ч) приводит к равномерному выпадению карбида, что освобождает границы зерен от углерода и повышает устойчивость металла к КРН. При более длительном нагревании или при более высоких температурах, например 70 ч при 445 °С, происходит миграция дефектов (вакансий) к границам зерен дефекты увлекают с собой атомы углерода, в результате чего сталь снова приобретает склонность к КРН. С другой стороны, устойчивость к КРН может быть вызвана и холодной обработкой. При этом разрушаются непрерывные цепи сегрегаций и, что более важно, образуются дефекты, имеющие большое сродство к углероду и затрудняющие миграцию углерода по сегрегациям. [c.135]

Это уравнение называют логарифмическим. Соответственно, график, построенный в координатах у — g t + onst) или у — — Ig t (при t > onst) имеет вид прямой линии. Логарифмическое уравнение, впервые полученное Тамманном и Кестером [11], отражает поведение многих металлов (Си, Fe, Zn, Ni, Pb, d, Sn, Mn, Al, Ti, Та) на начальных стадиях окисления. Вначале справедливость этого уравнения ставилась под сомнение. Были сделаны попытки вывести уравнения на основе предположений о существовании специфических свойств оксидов, таких как наличие диффузионных барьеров и градиентов ионной концентрации и других. Эти предположения не получили экспериментального подтверждения. С другой стороны, было показано, что логарифмическое уравнение можно вывести из условия, 4TQ скорость окисления контролируется переходом электронов из металла в пленку продуктов реакции, причем эта пленка имеет пространственный электрический заряд во всем своем объеме (7, 12]. Преобладание заряда, обычно отрицательного, в оксидах вблизи поверхности металла, подобно электрическому двойному слою в электролитах, было установлено экспериментально. Таким образом, любой фактор, изменяющий работу выхода электрона (энергию, необходимую для удаления электрона из металла), например ориентация зерен, изменения кристаллической решетки или магнитные превращения (точка Кюри), изменяет скорость окисления, что и наблюдалось в действительности [13—15. Когда толщина пленки превышает толщину пространственно-заряженного слоя, определяющим фактором обычно становится скорость диффузии или миграции сквозь пленку. При этом начинает выполняться параболический закон, и ориентация зерен или точка Кюри перестают оказывать влияние на скорость окисления. Исходя из этого, можно сказать, что в начальной стадии оксидная пленка на металлах [c.193]

Близость энергии активации миграции к энергии активации самодиффузионных процессов свидетельствует о том, что миграция границ контролируется направленным перемещением вакансий. Другими словами, движение границы представляет процесс обмена местами атомов и вакансий (рис. 13.13). По своему атомному механизму и энергии активации миграция занимает некоторое промежуточное положение между самодиффузией по границам и объему зерен. В случаях малоугловых и специальных большеугловых границ обмен местами атомов и вакансий происходит в малоискаженных приграничных зонах, поэтому энергия активации миграции границы будет близка к энергии активации объемной самодиффузии в решетке. По мере разориентации границы и увеличения степени искажения решеток в приграничных зонах доля энергии активации, связанная с образованием и перемещением вакансий, будет уменьшаться. Общая энергия активации миграции будет приближаться к энергии активации самодиффузии по границам. В соответствии с этим большеугловые границы более подвижны, чем малоугловые и специальные. В условиях неравномерного распределения температуры, например при сварке, отмечают, что наиболее интенсивная миграция границ происходит в направлении тепловых потоков. Это, вероятно, обусловлено направленным потоком вакансий от более нагретого к менее нагретому участку металла. [c.505]

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]

Прерывистый характер процесса ползучести при макросдвиге дает основание предполагать, что процесс макродвижения по границам зерен осуществляется вследствие двух процессов сдвига по островкам хорошего соответствия и самодиффузии, упорядочивающей области больших нарушений. Межзеренное проскальзывание можно наблюдать по рельефу на поверхности шлифа деформированного металла. По границам зерна образуются каемки, свидетельствующие о наличии выступов и впадин. Происходящее вертикальное смещение (перемещение зерна) по отношению к поверхности шлифа позволяет с помощью интерференционного микроскопа определять величину пластической деформации, вызванной межзеренным смещением. Результаты измерений (рис. 100) дают основание считать, что доля скольжения по границам зерен мала и составляет приблизительно 10% от полной деформации (егр/е л 0,1). Эта величина зависит от угла разориентации 0, температуры, скорости деформации, приложенного напряжения, величины зерна. Например, величина смещения, а следовательно, и erp/8j увеличивается с уменьшением величины зерна и возрастанием напряжения при данной температуре (рис. 101,а). С повышением температуры отношение 8rp/ej благодаря диффузионным процессам возрастает до 0,3 (рис. 101,6). Д, Мак Лин теоретически доказал, что вклад в общую деформацию от межзеренных смещений не может быть выше 33% от общей деформации. Только в том случае, если процесс деформирования сопровождается миграцией границ, доля зернограничной [c.173]

Эшби показал, что для сложных границ скольжение по границе и миграция тесно связаны. В этом случае скольжение и миграция границы пропорциональны, поскольку только в этом случае возможно скольжение без изменения структуры границы. При зернограничном проскальзывании по большеугловой границе миграция выступает как процесс, обеспечивающий непрерывное под-страивание границы до плоскости в атомном масштабе благодаря перемещению зернограничных дислокаций. Однако эту миграцию следует отличать от той, которая происходит в процессе пластической аккомодации, когда миграция, наблюдаемая при локальной пластической деформации, непосредственно не связана со скольжением по границе зерна. Такая нерегулярная миграция может препятствовать зернограничному проскальзыванию, поскольку не позволяет границе в процессе скольжения оставаться плоской. Для осуществления непрерывного скольжения по поверхности границы зерна необходимо действие источников зернограничных дислокаций. Предполагается, что источниками таких дислокаций могут быть источники типа Франка — Рида, действующие на границе зерна. Обнаруженные спиральные образования на границе зерен являются источниками дислокаций границ зерен, размножение которых происходит не скольжением, а переползанием. Дислокации границ зерен могут образовываться и в результате взаимодействия дислокаций решетки со структурными дефектами границы. [c.178]

При относительно небольших степенях деформации, когда ячеистая структура еще четко не сформирована, плотность дислокаций по обе стороны исходных границ соседних зерен часто оказывается существенно различной. Это объясняется неоднородным характером деформации различно ориентированных зерен поликристалла. В таком случае при нагреве некоторые из исходных зерен могут расти за счет соседних миграцией локальных участков своих большеугловых границ. В результате на мигрирующей границе образуются выступы или языки . Типичные примеры показаны на рис. 182. Движущей силой такого процесса является локальная разность объемных энергий (плотности дислокаций) по обе стороны от мигрирующего участка границы, созданная неоднородностью деформации. Граница (ее локальный участок) мигрирует в область соседнего зерна с более высокой плотностью дислокаций. Мигрирующий участок границы как бы выметает дефекты из пройденного ею участка (на рис. 182 области с разной плотностью дислокаций легко отличить по разной травимости). [c.317]

Такой механизм первичной рекристаллизации, впервые обнаруженный Беком и Сперри, весьма распространен, особенно в случае горячей деформации (см. гл. IX). Он может быть назван механизмом рекристаллизации миграцией исходных границ зерен, вызванной градиентом наклепа (в зарубежной литературе— strain indu ed migration ). [c.317]

Рост зародышей первичной рекристаллизации, отделенных от матрицы высокоугловыми границами, как и рост зерен на стадиях собирательной и вторичной рекристаллизации, может осуществляться только миграцией своих границ. Коалесценция зерен, отделенных друг от друга обычными большеугловыми границами, невозможна. В особых случаях процесс роста зерен может происходить за счет образования и роста двойников отжига, но и в этом случае такой рост осуществляется миграцией некогерентных границ двойников. [c.322]

В случае первичной рекристаллизации, реализуемой миграцией исходных границ зерен, вызванной градиентом наклепа ( strain indu ed ), движущая сила создается тем, что уменьщение объемной энергии за счет выметания дефектов должно превышать прирост зернограничной энергии из-за увеличения протяженности границы при образовании выступа . Движущая сила тогда будет равна [c.326]

Однако, как было отмечено, укрупнение структуры может происходить и под влиянием миграции границ исходных зерен, вызванной градиентом наклепа. Специальная проверка на конических образцах, деформированных растяжением, в которых удается расширить по образцу область малых степеней деформации (дать малый градиент deldx), показала, что в области малых степеней деформации в действительности наблюдается не один, а [c.332]

Такой механизм образования зародышей рекристаллизации на исходных границах зерен приводит к локальной миграции отдельных участков большеугловой границы, т. е. к образованию выступов ( языков ). В результате граница исходных зерен принимает зубчатую форму (рис. 202). [c.369]

Рис. 202. Зубчатая форма границ исходных зерен, возникающая в результате миграции локальных участков границы при горячей деформации стали ШХ15СГ в аустенитном состоянии Х270

Чем крупнее размер зерна матрицы, полученной к концу перви ной рекристаллизации, тем меньше суммарная поверхность грани тем больше плотность дисперсных фаз по границам зерен и, слеД вательно, тем сильнее торможение миграции границ этими фазам С началом растворения дисперсных фаз эффект торможенр ослабевает и тем сильнее, чем выше температура отжига. Создаю ся условия для роста зерен. [c.402]

Действительно, после того как зерна основной компоненты, окружающие зерно слабой компоненты, вырастут за его счет, их дальнейщий рост прекратится или резко замедлится, так как соседями станут зерна тех же ориентировок. При этом чем меньще рассеяние текстуры основной компоненты, тем сильнее будет это замедление роста. Что касается тех немногих зерен слабой компоненты, которые будут расти за счет окружения, то по мере своего роста скорость миграции их границ будет не уменьшаться, а возрастать, так как движущая сила, связанная с разностью поверхностной энергии (разностью размеров зерен), будет непрерывно увеличиваться. Под-вин<ность же границ, определяемая разориентировками растущего зерна и окружения, будет оставаться высокой. [c.411]

Растяжение платины технической чистоты (99,87 %), отожженной при 1200 °С со скоростью 0,6—0,7 %/ч и приводит к значительной внут-ризеренной деформации. Смещения границ зерен при 20—500 °С почти не происходит. При 600 °С относительная доля деформации, связанной со смещением границ зерен, равна 13 %, причем наряду с интенсивным развитием следов скольжения наблюдается возникновение межкристал-литных трещин. При дальнейщем повыщении температуры доля меж-кристаллитной деформации увеличивается, достигая 23% при 1000 °С внутризеренное скольжение уменьшается, миграция границ зерен увеличивается [1]. При высокой температуре платина в атмосфере кислорода улетучивается. Скорость возгонки в окислительной атмосфере при 1400 °С значительно увеличивается при наличии растягивающих напряжений [1] [c.169]

Подробно изложены современные представления о структуре границ зерен в поликристаллах — геометрическая теория, структурные дефекты, атомная теория с учетом энергетических параметров, взаимодействие границ с примесными атомами и т. д. Рассмотрены механизмы, определяющие прочностные и другие физические свойства поликристаллов, а также механизмы миграции и перестройки границ, зернограничного проскальзывания и охрупчивания (тре-щинообразования), сегрегации и диффузии примесей, представляющие значительный научный и практический интерес. Книга содержит результаты оригинальных исследований авторов, а также новые данные советских и зарубежных исследований. [c.319]

Помимо изменений в дислокационной структуре матрицы в процессе ползучести происходит миграция участков границ зерен между закрепленными точками — карбидными частицами. Процесс миграции участков границ приводит к перераспределению напряжений и росту их в местах закрепления, что способствует зарождению пор у карбидов. Известно [II], что межзе-ренное проскальзывание является одним из механизмов зарождения пор на границах зерен. В [10] обнаружено межзеренное проскальзывание при длительной ползучести также и в стали 12Х1МФ в условиях эксплуатации. [c.18]

Превыщение эксплуатационной температуры выше расчетной приводит к интенсификации диффузионных процессов, что сказывается на изменениях дислокационной структуры гибов и на характере развития разрушения. При одном и том же времени эксплуатации с ростом температуры возрастают размеры субзерен, более интенсивно протекают процессы рекристаллизации, т.е. ускоряются разупрочняющие процессы. При температуре 600 °С и выше рекристаллизация осуществляется не только на стадии образования зародышей внутри исходных зерен, но и путем миграции границ зерен. Такие изменения в структуре металла наблюдаются при приближении к границе между областями бив карты. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...