Сопротивление деформации кристаллов

В реальных кристаллах вследствие различных несовершенств их строения свойства существенно отличаются от свойств, определенных теоретически (рис. 1.8). Так, например, экспериментально установленная величина критического сопротивления деформации (сдвигу) отличается на несколько порядков от теоретической величины, рассчитанной по формуле. [c.16]

Оно написано на базе современных представлений о дислокационной структуре металлов. В нем рассматриваются структурные несовершенства кристаллов, механизмы пластической деформации, особенности пластической деформации моно- и поликристаллов, изменение структуры и свойств, вызываемые деформацией и последующим нагревом, динамическая рекристаллизация и др. Анализируются технологические свойства металлов и сплавов, такие как сопротивление деформации (напряжение течения) и пластичность — особо важная характеристика, поскольку обработка давлением допустима только до тех пор, пока пластичность материала исчерпана не до конца. [c.4]

Рис. 1.40. Зависимость сопротивления деформации от числа дефектов, содержащихся в кристалле

По теории Тейлора величина мгновенного предела текучести (сопротивления деформации) определяется внутренними напряжениями, которые мешают движению дислокаций. Дислокации, задерживаясь в кристаллах, постепенно создают внутренние напряжения, образуются дислокационные стенки и скопления, повышается величина сопротивления деформации данного материала. [c.7]

Теоретическая прочность определяется, исходя из представлений об одновременном сопротивлении деформации всех атомов по плоскости сдвига кристалла. Я. И. Френкель определил теоретическую величину [c.33]

Здесь p—сопротивление в отсутствие деформации, Др — изменение р при деформации, та — безразмерный тензор Э. 4-го ранга, щ—тензор деформации 2-го ранга. Относит. изменение уд. сопротивления деформированного кристалла в линейном по деформации приближении можно записать в виде [c.508]

Остановить рост пластины мартенсита можно не только пластической деформацией. Если возрастет сопротивление деформации матрицы и упругая энергия превращения станет больше выигрыша в объемной энергии AFe > AFv), то исчезнет дви. жущая сила превращения и оно прекратится при сохранении когерентности. С понижением температуры AF возрастает и мар-тенситное превращение снова продолжается наоборот, с повышением температуры AF уменьшается, превращение прекращается и мартенситная пластина может исчезнуть. В этих, условиях образуется так называемый термоупругий кристалл мартенсита, наблюдавшийся, например, в системе Си — А1 [235]. [c.259]

Независимыми константами упругости кристаллов кубической симметрии являются Сц, С[2 и С , Коэффициент С44 — мера сопротивления деформации, вызываемой скалывающими напряжениями в плоскости (100) в направлении <010>. Коэффициенты Сц и С12 не имеют такого прямого физического объяснения, однако их линейные комбинации [c.205]

При теоретических расчетах прочности кристаллов обычно предполагают, что все атомы расположены в соответствии с кристаллической структурой. При таком строении пластическая деформация должна быть распределена по всему объему кристалла, так как все участки кристалла одинаковы. В результате можно было бы предполагать наличие одновременного скольжения параллельных плоскостей (подобно сдвигу в колоде карт). Все атомы участвовали бы в пластической деформации одновременно и оказывали бы большое сопротивление деформации. [c.58]

Граничные сплавы с содержанием 9—12% Мп характеризуются высоким уровнем сопротивления деформации. По фазовому составу это двух (а-Ье)-, или трех (a-bje-b +>у)-фазные сплавы, но доминирующей фазой в них является а-мартенсит, кристаллы которого по мере увеличения содержания марганца приобретают двойниковую-ориентацию [128, 159]. При этом, по мнению авторов работы [159], исходное сопротивление нагрузкам не изменяется, но несколько увеличивается склонность а-мартен-сита к упрочнению при деформации. [c.152]

Если изобразить графически зависимость От от произведения os х os Я при постоянном значении Ткр, то получим кривую, представленную на рис. 35. Легко заметить, что сопротивление деформации, а следовательно, и потребное для деформации усилие зависят от ориентировки кристалла относительно приложенного усилия. [c.104]

Кривая ВС от точки С переходит в горизонтальную или почти горизонтальную прямую СП, что указывает на значительное возрастание удлинения при постоянном значении силы материал, как говорят, течет. Напряжение ат> определяемое ординатой горизонтального участка диаграммы, при котором наблюдается текучесть материала, называется пределом текучести. При этом напряжении происходит значительный рост пластической (остаточной) деформации. Когда напряжения в материале достигают предела текучести, полированная поверхность образца тускнеет и постепенно делается матовой. На ней появляются линии, наклоненные к оси образца под углом примерно 45° (рис. 73, б). Эти линии носят название линий Людерса — Чернова, их появление свидетельствует о сдвиге кристаллов образца. За площадкой текучести СО следует пологий криволинейный участок диаграммы ОЕ. Материал вновь начинает сопротивляться росту деформаций, но, естественно, зависимость между деформацией и напряжением уже не подчиняется закону Гука. Кроме упругого удлинения образец получает значительное остаточное удлинение. Участок ПЕ диаграммы называют зоной упрочнения, материал здесь снова оказывает сопротивление деформациям. [c.75]

Рис. 42. Схема зависимости сопротивления деформации от числа дефектов (плотность дислокации), содержащихся в кристалле металла

В реальном металле сдвиг при пластической деформации происходит в результате перемещения дислокаций по кристаллу. Однако пластическая деформация вызывает появление и накопление в металле новых дислокаций. Плотность дислокаций в недеформированном металле составляет 10 —10 на 1 см , после деформации в этом же металле она достигает 10 °—10 на 1 см . Накопление дислокаций в деформированном металле затрудняет и тормозит передвижение их по кристаллу, что в свою очередь вызывает сопротивление деформации со стороны металла, т. е. упрочнение. [c.62]

Специальные исследования, проведенные по деформации образцов, составленных из нескольких сросшихся между собою различно ориентированных монокристаллов, показали, что граничные области, разделяющие отдельные кристаллы, оказывают более высокое сопротивление деформации, чем сами кристаллы. [c.84]

Совершенно иная картина будет при быстром охлаждении, например при закалке в воде. Углерод не успеет выйти из раствора, так как температура резко снизилась, а при понижен ной температуре атомы его не обладают достаточной подвижностью. Таким образом, углерод как бы застрянет в атомной решетке железа. Но мы уже знаем, что решетка эта при понижении температуры перестраивается так, что атомам углерода в ней делается тесно. Получается как бы насильственный твердый раствор углерода в железе. Такая структура имеет название мартенсит. Насильственно задержанные в решетке железа атомы углерода распирают ее, искажают правильное расположение атомов в ней. Такое искажение атомной решетки происходит не по отдельным плоскостям, как при деформации кристаллов, а по всему объему металла. В результате этого сдвиги в атомной решетке делаются очень затруднительными, и металл оказывает большое сопротивление деформации, что и проявляется в значительном повышении его прочности и твердости. [c.29]

Подробные исследования предельных состояний деформации и прочности чистых металлов, основанные на испытаниях монокристаллов, убедительно показывают, что дефекты различных размеров и различного характера имеются во всем объеме кристаллов металла. В соответствии с их размерами и характером эти дефекты оказывают неодинаковое влияние на развитие пластических деформаций и разрушений путем отрыва. Без знания роли этих дефектов невозможно понимание природы основных механических свойств технических металлов. Ввиду этого необходимо постепенно разрабатывать новую теорию деформации и прочности металла, в которой теория макродеформаций будет основана на концепции среды, состоящей из движущих дислокаций и проникнутой сетью стойких точечных дефектов и границ с повышенным сопротивлением деформации. [c.139]

В книге рассмотрены механические свойства (сопротивление деформации, характеристики пластичности, усталости, ползучести и длительной прочности) редких и ряда других металлов, а также их зависимости от температуры и скорости деформации. Закономерности деформационного упрочнения, параметры тем-пературно-скоростных зависимостей напряжения и пластичности и другие экспериментальные данные обсуждаются с позиций теории Дефектов и современных представлений о типах связей в кристаллах. [c.2]

Известно, что монокристаллы обладают низким сопротивлением деформации. Это указывает, что основная часть подводимой энергии расходуется на образование линий и полос скольжения в результате выхода дислокаций. Особенно благоприятные условия складываются для беспрепятственного выхода дислокаций в кристаллах при развитии сдвига только по одной системе скольжения. Эго приводит к образованию при деформировании ГЦК- и ГП-металлов стадии так называемого легкого скольжения. На этой стадии почти отсутствует упрочнение, что указывает на очень малую долю генерируемых дислокаций, задерживающихся в кристалле при деформировании. Стадия деформационного упрочнения начинается в тот момент, когда активизируются другие системы скольжения (в результате задержки части дислокаций в пересеченных плоскостях скольжения). Взаимодействие дислокаций в разных системах скольжения обусловливает эффективное деформационное упрочнение. [c.29]

Если сопротивление поверхностного слоя выходу дислокаций велико, то нитевидный кристалл может разрушиться без заметной пластической деформации, и кривая деформации будет иметь вид, характерный для случая хрупкого разрушения. Если же сопротивление поверхностного слоя преодолевается и дислокации разряжаются при выходе на поверхность, то при деформировании нитевидного кристалла должна наблюдаться значительная пластическая деформация с высоким зубом текучести, а кривая деформации кристалла будет иметь вид, представленный на рис. 19. [c.43]

При добавках к чистому металлу какого-либо легирующего элемента может образоваться интерметаллическое соединение, твердый раствор или гетерогенный сплав, существенно отличающиеся по пластичности и сопротивлению деформации от чистового металла. Интерметаллические соединения обычно тверды и хрупки и практически не деформируются. Твердые растворы деформируются хорошо, однако их пластичность ниже, чем чистого металла. Наличие в них большого количества более твердых, чем основа, кристаллов повышает их прочность и твердость. Для большинства металлов и сплавов имеются данные по изменению предела прочности о твердости НВ, углу скручивания п, крутящему моменту и ударной вязкости а в зависимости от температуры (фиг. 10). Эти кривые достаточно полно характеризуют пластичность металла и его сопротивление деформации. Они могут использоваться при выборе оптимальных температур сварки, соответствующих наиболее высокой пластичности и наименьшей сопротивляемости деформации. По резкому уменьшению угла скручивания и ударной вязкости также можно ориентировочно судить о начале вредного воздействия газовой среды. С повышением температуры пластичность металлов обычно повышается (за исключением областей температур, при которых происходит выделение мелкодисперсных фаз), а сопротивление деформации падает, причем для аустенитных сталей это падение менее выражено. Для стали У12 уже начиная с температуры 1100° отмечается заметное понижение числа оборотов при скручивании. [c.15]

Прежде всего обратим внимание на то, что решающую роль в вопросах подобия играет масштаб исследования. Критерии Z характерен для деформации такого объема металла, который может считаться бесконечно большим сравнительно с размерами микрошероховатостей. В свою очередь, критерий X может использоваться для любой формы шероховатостей, если только их размеры бесконечно велики сравнительно с размерами единичных кристаллитов. По мере дальнейшего уменьшения масштаба от кристаллита к единичному кристаллу будут постепенно утрачиваться сами понятия давления, сопротивления деформации и даже температуры, так как дальше начинается область действия принципов квантовой механики. Таким образом, всегда следует четко определить те границы, в пределах которых могут правильно использоваться какие-либо формулы или теоретические представления. [c.88]

Рассмотрим далее случай упрочнения легированием с образованием однородных твердых растворов. Приведенные четыре способа упрочнения металлов и сплавов создавали повышение сопротивления деформации главным образом за счет изменения их структурного состояния без существенного изменения свойств кристаллов в микрообластях. [c.236]

Металл, обладающий мелкокристаллической структурой, обычно тверже металла с крупнокристаллической структурой, несомненно потому, что деформация по абсолютно прямым плоскостям скольжения должна вызвать на границах кристаллов образование ряда уступов в большинстве случаев уступы, образующиеся на краях разных кристаллов, не совпадают, вследствие чего сопротивление деформации будет наибольшим при максимальном количестве граней кристаллов. [c.670]

Точные теоретические расчеты, основанные на подобной картине деформации, позволяют определить максимальные касательные напряжения, которые должны возникнуть в кристалле, чтобы появилась пластическая деформация. В действительности она начинает образовываться при напряжениях, в сотни раз меньших, чем дает теория. Такое расхождение между теоретическим и действительным сопротивлением сдвигу в кристаллах объясняется тем, что переход атомов из одного положения в другое совершается не одновременно, а во времени, подобно волне, с местными искажениями решетки, называемыми дислокациями. [c.106]

Взаимодействие дислокаций многообразно и сложно. Они могут взаимодействовать в одной или разных плоскостях, иметь одноименный или разноименный знак, но если искажение решетки в результате их взаимодейств Я увеличивается, то возрастает сопротивление деформации кристалла. Поверхностные дефекты наблюдаются прежде всего на границах зерен. [c.12]

Особое внимание будет уделено структурным характеристикам, связанным с величиной зерна, протяженностью межзеренных и межфаэных границ, степенью химической неоднородности кристаллов, оказывающим влияние на пластичность и сопротивление деформации металлов и сплавов. [c.500]

В настоящее время освоено промышленное производство усов карбида кремния. Цена на них снизилась более чем в 200 раз. В форме нитевидных кристаллов выращено свыше 30 элементов и 140 соединений. Нитевидные кристаллы сапфира и карбида кремния в будущем станут широко использоваться в качестве армирующих материалов. Они очень прочны, у них большой модуль упругости, низкая плотность и большое сопротивление деформации при высоких температурах. При растяжении при комнатной температуре их прочность равна соответственно 700 кг/мм и 1200 кг/М М , а модуль упругости находится в пределах 40 000—60 000 кг/мм2. С повышением температуры он снижается незначительно. Усовер- [c.68]

При образовании дефектов решетки в кристаллах металла нарушается межатомная связь, уменьшается одновременное участие атомов в сопротивлении деформации, понижается степень использования межатомной связи, что приводит к снижению прочностных свойств металла. Схематически эта зависимость показана на рис. 7. Чем больше дефектов решетки и чем глубже нарушено строение решетки, тем ниже прочность металла. В реальных поликристаллических металлах снижение прочности вызывают не только дислокации, граничащие с монокристалликами, т. е. блоками или областями когерентного рассеяния рентгеновских лучей, но и другие дефекты решетки, расположенные на границах зерен, субзерен, инородных включений и т. п. [c.39]

Вместе с тем кажется мало вероятным, чтобы материал с сильно искаженной кристаллической решеткой, с развитой субструктурой и высокой плотностью дефектов был мягким. Очевидно, сго 2 должен возрастать как за счет первого, так и за счет второго слагаемого в соотношении оо,2 = сго-Ь йр . Слабое сопротивление мартенсита малым деформациям можно объяснить большими остаточными напряжениями закаленной стали, удаление которых открывает действительные свойства мартенсита. Известно также, что предел упругости при отпуске закаленной стали вначале возрастает, достигает максимума при 300—400 С, а затем снова падает. Рентгеновские исследования показали [220] значительную упругую деформацию кристаллов мартенсита. С увеличением содержания углерода величина уп-)угой деформации возрастает вначале резко, а потом слабее. Известно, что в безуглеродистом мартенсите также наблюдается большая скорость упрочнения [271] (см. рис. 130). [c.337]

Изменение параметра решетки в приповерхностном слое рассматривается в [434] как один из видов "сторонней деформации кристалла, т.е. деформации, обусловленной иными причинами, чем внешнее напряжение сдвига. Так как упругая деформация, отвечающая теоретическому сопротивлению сдвига, составляет 3-5%, автор [434] приходит к заключению, что в поверхностном слое кристалла, где осуществлена деформация 3—10%, должно происходить термофлуктуационное зарождение дислока-ЦИ0Ш1ЫХ петель при малом внешнем приложенном напряжении. Кроме того, следует заметить, что даже такой очень малой по глубине от поверхности области аномалии в динамических параметрах решетки вполне достаточно для облегченных условий зарождения одиночного или двойного перегиба при движении дислокаций (см. п. 5.2), а также для снижения энергии образования точечных дефектов, в частности, вакансий, которые, как будет показано в а. 5.2, выше температурного порога хрупкости Г р контролируют движение дислокаций в модели с консервативно движущимися ступеньками, а ниже Гкр целиком определяют механизм низкотемпературной микропластичности в области низких и средних величин нагфяжений (см. гл. 7). [c.132]

Как установлено в итоге многочисленных теоретических и экспериментальных исследований, пластическая деформация кристалла обусловливается перемещением в нем определенного рода дефектов кристаллической структуры, называемых дислокациями. Дислокации представляют собой в некотором смысле протяженные дефекты в двух измерениях дислокация имеет атомный размер (т. е. размер порядка ангстрем), в то время как ее длина бывает существенно большей. В поликристаллическом теле (каковыми являются технические металлы) отмеченные перемещения дислокаций происходят в основном в зернах поликристалла. В ходе процесса пластической деформации дислокации определенным образом размножаются и плотность их увеличивается, а связанное с этим усиление взаимодействия дислокаций увеличивает сопротивление их перемещению в теле и, тем самым, рост сопротивления пластической деформации, т е. упрочнение (наклеп). С развитием пластической деформации обычно возрастает плотность не только дислокаций, но и других микродефектов, что тоже увеличивает сопротивление пластической деформации. Сейчас известно много книг, в которых все это излагается достаточно подробно (см., например, Д. Халл, Введение в дислокации, Атомиздат, 1968, Ф. Макклинток, А. Аргон, Деформации и разрушение материалов, Мир . 1970). [c.63]

Модули упругости и С характеризуют сопротивление кристалла его упругой деформации при растяжении и сдвиге. Первую оценку сопротивления идеального кристалла пластической деформации при сдвиге дал советский физик Я- И. Френкель. Он рассмотрел две атомные плоскости (рис. 13.3, а), которые сдвигаются одна относительно другой напряжением т (а — расстояние между плоскостями Ъ — растояние между атомами вдоль направления сдвига). Если д — смещение ато- [c.417]

Керамичесмие свойства динаса из верха регенераторов как после 4 лет работы [100], так и после 24 лет 98] не претерпевают существеных изменений, тогда как сопротивление деформации под нагрузкой 2 кг1см резко возрастает деформация не обнаруживается даже при 1700°. Последнее связано с развитием и укреплением сростка кристаллов свободного кремнезема. [c.449]

Пластичность кристаллов и сопротивление деформации зависят от кристаллографического направления. Ранее были приведены модели прочности и остаточного удлинения кристаллов меди (см. рис. 30) и алюминия (см. рис. 3(1). На рис. 86 приведены диаграммы растяжения (MOHO- и поликристаллов цинка, магния и алюминия, из которых видно, что в кристаллах с гексагональной решеткой, имеющей небольшое количество возможных систем скольжения, пластичность в значительной степени зависит от направления испытания и достигает очень больших значений при благоприятной ориентировке системы скольжения. В кристаллах с гранецентрированной решеткой, имеющих большое число систем скольжения, анизотропия пластичности невелика. [c.105]

На рис. 112 показана субструктура описываемого типа в кристалле цинка, выращенном из расплавленного металла. Такие кристаллы отличаются более высоким сопротивлением деформации, так как границы х сз бзерен относительно стойки в условиях пластической дефорлгации. Мозаичная структура может быть связана с накоплением чужеродных атомов, трещин и других дефектов кристаллической рещетки металла. Однако строение ее в первую очередь зависит от распределения дислокаций в кристалле, даже в том случае, когда мозаичная структура наблюдается в отожженном металле до пластического деформирования при нормальной температуре. [c.143]

Развитие микротрещин всегда начинается на ребре кристалла, где имеет место минимальное сопротивление деформации, причем исходной точкой разрушения кюжет быть мельчайший дефект, часто значительно меньший по размерам по сравнению с рисками, намеренно нанесенными на грани кристалла. [c.153]

Развитие исследований по процессам деформации и разрушения в механическом и физическом аспектах способствует усовершенствованию расчета деталей конструкций на прочность и жесткость. Рассмотрение предельных состояний по критерию образования пластических деформаций, жесткости инициированию и развитию трещин позволило сблизить результаты расчетов с действительной несущей способностью конструктивных элементов и соответствующими опытными данными. Тем самым были углублены теоретические и экспериментальные основы инженерных расчетов на прочность и долговечность в связи с типом и режимом напряженного состояния. Дополнения физики твердого тела и физического металловедения способствовали объяснению макроскопическик закономерностей сопротивления деформациям и разрушению, влиянию на них времени тепловых и механических воздействий. При этом намечаются пути взаимодействия механики деформации и разрушения в констануальной трактовке с физическими представлениями о поведении кристаллов и кристаллических конгломератов. [c.517]

Силы межатомной связи в кристаллах в значительной мере зависят от распределения электро1Юв в кристалле (электронной плотности), обусловливая определенный тип химической связи. Они определяют устойчивость кристаллической решетки и ее свойства. Для анализа ее устойчивости выделим в деформируемом теле локальный объем (кластер) и рассмотрим его сопротивление сдвигу и отрьсву. Кластер сохраняег устойчивость к деформации вплоть до достижения относительной продольной деформации сдвига связанной с [c.181]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...