Границы зерна строение

Для изучения дисперсных структур, а также тонких деталей грубых структур (границы зерна, блочное строение и т. д.) в металлографии применяют электронный микроскоп. [c.38]

РУ границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зернограничных дефектов одна и та же граница зерен имеет совершенно различные свойства [c.126]

Мысль о том, что границы зерен и межчастичные границы остальных уровней масштабной структурной иерархии поликристаллических сплавов представляют собой самостоятельную фазу поликристалла, высказывалась давно. Предполагалось, что можно определить некую единственную структуру границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зер- [c.310]

Более сложное строение границы с малым углом разориентации 0 может быть образовано двумя сериями линейных дислокаций, экстраплоскости которых взаимно перпендикулярны (рис. 23). Такая граница зерна имеет две степени свободы одна степень свободы реализуется вследствие поворота одного зерна относительно другого на угол 0 (см. рис. 21), другая — благодаря вращению самой границы зерна вокруг общей оси кубической решетки зерен. Угол ф — угол между плоскостью границы и средним направлением [100] двух зерен. Граница составляет угол ф + 0/2 с направлением [100] в одном зерне и угол ф—0/2 с направлением [100] в другом зерне. На рис. 21 представлен частный случай, когда ф=0 или 90°. Из рис. 23 видно, что СЕ= / 0 / 0 [c.41]

В разделе 10.3.3 указывалось, что строение малоугловых границ зерен соответствует особому расположению дислокаций. Дислокации можно обнаружить с помощью избирательного растворения. По расстоянию между ямками травления в пределах малоугловой границы зерна можно непосредственным экспериментом подтвердить соотношение (10.16), если известен вектор Бюргерса. [c.400]

Строение диффузионных слоев различно. Различают три основных вида диффузии поверхностную, решетчатую и диффузию по границе зерна (рис. 62). При поверхностной диффузии атомы диффундируют вдоль поверхности, в то время как при решетчатой диффузии они распространяются равномерным широким фронтом в кристаллической решетке. Если же диффундирующие атомы идут вдоль границ зерен, то такую диффузию называют диффузией по границе зерна. Эта диффузия, практически неприменимая, особенно заметна между золотом и серебром (ряс. 63), никелем и железом. Частично диффузия проходит вдоль границ зерен настолько глубоко, что зерна основного металла становятся практически совершенно окруженными продиффундировавши-ми зернами. В покрытии железа хромом наблюдаются все три вида диффузии. Был испытан железный лист, хромированный только с одной стороны. После 24-Ч нагрева при 850°С наблюдали узкую зону решетчатой диффузии, а на кромке, первоначально свободной от хрома, наблюдали слой сплава Сг—Ре, образовавшийся в результате поверхностной диффузии, происходящей над газовой фазой. При 1000°С в течение 24 ч возникают, большие диффузионные зоны. После такой обработки на хромированной стороне листа можно различить относительно толстый слой сплава, появившийся в результате поверхностной диффузии. [c.104]

Выше было рассмотрено возникновение зародышей холодных трещин по границам зерен вследствие нарушения по этим границам атомного строения металла. В реальных металлах возможен и другой механизм образования зародышей таких трещин, связанный с наличием неметаллических включений. Последние могут располагаться в металле по границам и телу зерен. Зародышами холодных трещин могут стать неметаллические включения при их неблагоприятных форме, химическом составе и расположении, а также горячие трещины — надрывы, возникающие в участке крупного зерна околошовной зоны. В результате неизбежного нагрева этого участка до температур, близких к солидусу, в нем происходят значительные изменения исходных неметаллических включений основного металла. Это имеет существенное значение при электрошлаковой и дуговой однослойной сварке толстого металла. [c.249]

В наибольшей степени влияние легирования сказывается на ударной вязкости феррита, которая, как правило, уменьшается, и на положении критической температуры хрупкости (хладноломкости) Тк. Кремний повышает Тк. Хром, марганец, алюминий и медь при их содержании в несколько процентов понижают Тк. Особенно сильно понижает Тк никель. В общем случае элементы, способствующие укрупнению зерна или слабо изменяющие его величину, повышают Г к тем интенсивнее, чем сильнее они повышают предел текучести феррита при низких температурах. Элементы, измельчающие зерно, до их содержания, при котором достигается предельное изменение величины зерна, понижают Тк> а затем повышают ее. Однако главная роль легирующих элементов в смещении Тк, по-видимому, связана с изменениями, вызываемыми ими в составе и строении граничного слоя зерна (границы зерна). В частности, углерод (при малых содержаниях) и кислород повышают Тк, очевидно, вследствие обогащения ими граничного слоя зерна. [c.563]

Хотя после закалки и отпуска все стали приобретают строение, близкое к равновесному (феррит+карбиды), тем не менее длительный нагрев может повести к нежелательным дополнительным изменениям, ухудшающим жаропрочность и пластичность. Сюда относятся процессы сфероидизации карбидов и графитизация их (что снижает жаропрочность), а также выделение избыточных фаз по границам зерна (приводящее к развитию так называемой тепловой хрупкости ). Борьба с этими явлениями заключается в правильном подборе термообработки (в том числе и после некоторого срока службы для восстановления свойств). [c.333]

При ударе разрушение обычно происходит по границам зерна. Рассматривая излом либо невооруженным глазом, либо при небольшом увеличении под лупой (увеличение до 5—10 раз), или в бинокулярный микроскоп (увеличение до 50—100 раз), можно судить о том, каково строение металла — крупнозернистое (рис. 15, о) или мелкозернистое (рис. 15, б). [c.25]

Для изучения дисперсных структур, а также тонких деталей грубых структур (граница зерна, блочное строение) при металлографических исследованиях применяли электронный микроскоп типа ЭМ-3. [c.93]

Существует еще один источник поверхностного искажения кристаллического строения кристалла. Если рассмотреть зерно при большом увеличении, то окажется, что внутри него имеются участки с размерами 0,1-1 мкм (их называют субзернами), разориентированные друг относительно друга на угол 15-30 (малоугловые границы) Такая структура называется блочной или мозаичной (рис. 32), Свойства металлов будут зависеть как от размеров блоков и зерен, так и от их взаимной ориентации. [c.49]

Структура атомно-молекулярного и зернистого строения реальных твердых тел очень сложная, и нет никакой возможности сколько-нибудь удовлетворительно построить теорию деформирования и разрушения твердых тел, основываясь на анализе сил межатомного взаимодействия. Например, сплавы металлов состоят из различным образом ориентированных мелких кристаллов, компонующихся в более крупные образования — зерна, которые имеют сложную структуру границ взаимодействия с соседними зернами. [c.133]

Рис.5. Источники поверхностных дефектов а - границы зерен поликристаллического строения металлов б - участки разориентированной структуры зерна - блоки мозаики

Границы между кристаллами зернами). Известно несколько моделей возможного строения межзеренной границы (рис. 1.8) [c.17]

Границы зерен. Особенности кристаллического строения меж-зеренного граничного слоя обусловливают и различие напряженного состояния между зернами и внутри зерна. [c.60]

Распад зерна на блоки. Разделение объема зерна на блоки (мозаичность структуры) создает в зерне микронапряжения. Причиной возникновения их являются вновь образовавшийся границы между блоками, строение которых во многом подобно границам зерен. В граничном слое между блоками накапливаются дислокации и атомы примесей, которые искажают кристаллическую решетку и порождают напряжения. [c.60]

Поликристаллическое строение металла. Как известно, металлы и сплавы их представляют собой поликристаллические тела, состоящие из хаотически расположенных неполных (имеющих неправильные границы) кристаллов, называемых кристаллитами или зернами-, размеры их очень малы в 1 см — порядка миллиона [c.224]

Так как все металлы — вещества непрозрачные (для видимого света), то форму кристаллов, а также их размер и взаимное расположение изучают на специально изготавливаемых микрошлифах. В этом случае делают разрез металла в плоскости, интересующей исследователя. Затем полученную плоскость шлифуют и полируют до зеркального состояния Чтобы выявить структуру, следует создать рельеф или окрасить в разные цвета структурные составляющие, что достигается обычно химическим травлением. При травлении кислота в первую очередь воздействует на границы зерна, как места, имеющие наиболее дефектное строение и которые в травленом шлифе станут углублениями свет, падая на них, будет рассеиваться (рис. 18), и в поле зрения микроскопа они будут казаться темными, а тело зерна - светлым отражения or илос (рис. 1У). кости зерна и от его границ [c.37]

Аустенитные жаропрочные стали обладают рядом общих свойств — высокой жаропрочностью и окалиностойкостьк>, большой пластичностью, хорошей свариваемостью, большим коэффициентом линейного расширения. Тем не менее по сравнению с перлитными и мартенситными сталями они менее технологичны обработка давлением резанием этих сплавов затруднена сварной шов обладает повышенной хрупкостью полученное вследствие перегрева крупнозернистое строение не может быть исправлено термической обработкой, так как в этих сталях отсутствует фазовая перекристаллизация. В интервале 550—600°С эти стали часто охрупчиваются из-за выделения по границам зерна различных фаз. [c.470]

Границы раздела представляют собой переходную область шириной до нескольких десятков межатомных расстояний, в которой решетка одного зерна, имеющего определенную кфисталлографическую ориентацию, переходит в решетку другого зерна, имеющего иную кристаллографическую ориентацию (рис. 31), Поэтому на границе зерна наблюдается искаженное кристаллическое строение и более высокое энергетическое состояние. Кроме того, по границам зерен в технических металлах скапливаются примеси, что еще больше нарушает правильный порядок расположения атомов. [c.49]

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]

Наиболее ранняя дислокационная теория строения границ зерен может быть использована также для объяснения особенностей деформации поликристаллов. В частности, модель границы зерна Мотта предусматривает, что в границах с большими углами разориентации дислокации располагаются так близко, что их индивидуальные особенности стираются и дислокации уже нельзя рассматривать как самостоятельные дефекты. Поэтому островная модель большеугловой (0>1О-=-15°) границы Мотта предполагает, что границы зерен состоят из островков хорошего соответствия, разделенных областями с сильно нарушенной структурой. [c.166]

Таким образом, исследования, проведенные различными методами, особенно прямым методом авторадиографии, показывают, что наследственность или своеобразная память по отношению к дефектам исходной структуры существует в различных металлах и сплавах. Она зависит от характера исходной дефектности, особенно дислокационной структуры, состава и условий термической обработки деформированного сплава. Образование совершенной структуры (там, где она была дефектной) и формирование дефектной структуры (там, где ее не было), в частности образование границ новых рекристаллизованных зерен,— процесс, который требует термической активации и, следовательно, времени. Процесс этот идет неравномерно. Авторадиографический анализ показывает, что залечивание одних участков границы идет быстрее, чем других, что, возможно, связано с неравномерным распределением примесей и неоднородным строением границ. В некоторых случаях дефекты структуры, связанные с границами зерен или другими дислокационными образованиями, весьма устойчивы и не залечиваются при многократной рекристаллизации или фазовой перекристаллизации. Особенно стабилизируются дефекты примесями, взаимодействующими с ними. При правильно выбранных условиях рекристаллизации можно создать более благоприятное распределение охрупчивающих примесей и уменьшить их концентрацию на образованных после рекристаллизации границах зерна. [c.214]

Результаты исследований [6, 8, 35, 60 и др. ] показывают, что гидроэрозия развивается не только от кавитирующего действия жидкости, но и от обычных ударов, при которых каждая частица жидкости действует локализованно и при высоких скоростях ведет себя как твердое тело, обусловливая сложный характер нагружения рабочей поверхности детали. В этих условиях поверхность детали подвергается микроударному воздействию, поэтому обычные показатели механических свойств не могут характеризовать эрозионную прочность или стойкость металла, т. е. его сопротивляемость разрушению в микрообъемах. Надежность и долговечность деталей машин, работающих в условиях микроударного воздействия, следует оценивать механическими характеристиками металла отдельных микроучастков. Прочность отдельных микроучастков определяется природой данного сплава, его структурными составляющими, свойствами зерна, его границ и строением тонкой структуры. [c.7]

Порошковый сплав Г23 полон противоречий. Он сочетает в себе свойства литых и порошковых сплавов, имеющих максимальное количество е-мартенсита и сплавов расположенных на границе фазовых областей. В отличие от литых пластины е-мартенсита небольшой плотности и внутри зерна реализуется обычно только одно из направлений плоскостей 111 аустенита (рис. 133, 5, е). Как правило, рост пластин начинается у границы зерна. При этом в аустените появляются лишь отдельные дислокации и их скопления. Такой аустенит должен обладать высокой вязкостью и пластичностью. Под влиянием деформации (рис. 133, е) и с понижением температуры испытания (рис. 133, ж) плотность дислокаций в аустените несколько увеличивается, оставаясь равномерной. Однородность аустенитной матрицы и ее почти одинаковое дислокацион> ное строение при комнатной температуре и — 196°С обеспечивает близкие значения ударной вязкости при испытаниях при этих температурах (см. рис. 127,а) и одинаковый характер разрушения (см. рис. 2Ъ,в,ж). Кроме того, возможность почти беспрепятственного со стороны аусте-яита образования пластин е-мартенсита обеспечивает этим [c.332]

Теория последовательных смещений, или дислокационная тео-1 ия деформации, основана на том, что, как уже указывалось, в главе И, реальные кристаллы металлов, в отличие от идеальных, обладают рядом изъянов в строении мозаичностью, смещением атомов вблизи границ зерна и свободными местами, т. е. незаполненными атомалш узлами в решетке. Эти смещения в решетке вызывают тепловые колебания атомов, являющихся причиной местных напряжений. Напряжения не только образуют местные смещения, но и передвигают их по всей плоскости скольжения (фиг. 77). Внутри круга находится центр смещения, а вне его линии решетки, выше и ниже плоскости скольжения АВ, совпадают. [c.127]

Преимущественные места зарождения подсолидусных трещин — ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наибо-ле выражены чаще всего это участки, прилегающие к зоне сплавления, и поперечные границы зерен в центре шва. С увеличением размеров зерна увеличивается и проскальзывание, а следовательно, и вероятность образования трещин. Добавки в металл легирующих элементов, как правило, увеличивают сопротивление движению вакансий и дислокаций к границам зерен и снижают вероятность образования трещин такого рода. [c.482]

Однако структура металла участка перегрева вдоль линий сплавления имеет неблагоприятное явно выраженное крупнозернистое строение и перлито-трооститовую структуру с ферритом по границам аустенитного зерна (рис. 5.10, б). [c.315]

Реальные тела обладают такими механическими свойствами (способность изменять расстояния между точками под действием сил), которые в пределах даже малого объема при переходе от точки к точке изменяются. Более того, если в окрестности ка-кой-либо точки выделить малый объем, то в пределах этого объема можно выделить участки, различные по своим механическим свойствам. Это связано с особенностями микроструктуры тел. Например, в конструкционных материалах можно выделить микрокристаллические об]эазования, которые объединяются между собой по границам этих микрокристаллов, по-разному между собой ориентируясь, в кристаллы. Последние объединяются в зерна со сложной границей. Такая картина вносит в строение материалов различные неоднородности, от которых следует абстрагироваться, что и делается в механике твердого тела введением понятия однородности структуры, которая состоит в том, что в малой окрестности любой точки тела строение однородно и не зависит от размеров малого объема, включающего эту точку. В более детальном описании гипотеза структурной однородности состоит в том, что реальное тело с его сложной микроструктурой, которую определяют расположение атомов н кристаллических решетках, взаимное расположение микрокристаллических образований, объединяющихся в зерна, и т. д., заменяют средой, не имеюш,ей структуры, свойства которой равномерно распределены в пределах любого малого объема. Это эквивалентно тому, что, выделив малый объем тела, его структурные элементы мысленно измельчают до бесконечно малых частиц и потом этой измельченной средой вновь заполняют прежний объем, т. е. в этом однородном теле нет никакой возможности выявить в любом малом объеме какую-либо структуру строения материала. Однако в механике твердого тела рассматривают такие неоднородные по структуре тела, которые состоят из конечного числа конечных объемов, занятых структурно однородными телами. Например, железобетон, в котором бетон и металл порознь считаются однородными, но они занимают конечные объемы. В то же время в механике твердого тела различают однородные и неоднородные тела в том смысле, что механические свойства тел могут быть некоторой функцией коордииат точки (неоднородность механических свойств), хотя в окрестности каждой точки однородность строения сохраняется. Тело будет механически однородным, если его механические свойства не зависят от координат выбора точки тела. [c.19]

В результате нарушенного строения границы ослабляю или упрочняют -чета-тл, что приводит соответственно к межкрпсталлитному (межзеренно-му) или транскристаллитному (по телу зерна) разрушению. Под действием высоких температур металл стремится уменьшить поверхностную энергию границ зерен за счет роста зерен и сокращения протяженности их границ. [c.10]

Есть основание полагать, что такое специфическое строение границ является результато.м локальных пластических смещений внутри блочной структуры наклепанного аустенитного зерна и диффузионного перемещения сегментированной границы при высокотемпературном нагреве [13]. Ряд исследователей разработал специальные способы высокотеМ Пературной МТО, позволяющие получить структуру стали с развитой зубчатостью границ и тем самым существенно повысить сопротивляемость ползучести [14, 15]. Получаемые искажения в периферийных областях зерна в значительной степени способствуют упрочнению, предотвращают образование фаз, ослабляющих связь между зернами [13, 16], и увеличивают барьерный эффект границ зерен. [c.14]

При ТМО сталей наблюдается весьма сложное взаимодействие процессов пластической деформации и фазового превращения. Известно, что при пластической деформации в области стабильного аустенита (выше точки Асз) зерна аустенита дробятся на более мелкие и процесс блокообразования протекает более интенсивно. Последующая закалка, при которой температура стали быстро снижается ниже температуры рекристаллизации (чем предотвращается развитие собирательной рекристаллизации), позволяет сохранить блочную структуру деформированного аустенита до начала мартенситного превращения, которое протекает в пределах блочной структуры аустенита. Чем мельче будут получаемые при высокотемпературной деформации блоки в аустените, тем более дисперсной окажется структура мартенсита. Это и понятно, так как в тонкой структуре аустенита с нарушенным строением кристаллической решетки в областях границ блоков имеется большое число центров, энергетически выгодных для образования зародышей кристаллов мартенсита, а это предопределяет развитие тонких мартенситных пластинок. Превращение аустенита в мартенсит сопровождается дальнейшим измельчением областей когерентного рассеивания внутри кристаллов мартенсита до 10 — 10- см [19]. [c.15]

Опыты показывают [16], что в процессе высокотемпературного наклепа обрабатываемой стали деформация локализуется по границам аустенитных зерен, что приводит к их искажению и, как следствие, к изменению конфигурации границ (фиг. 11,а) — возникновению характерной зубчатости [13, 81] с периодом чередования зубцов и их амплитудой порядка десятков микрон (фиг. 11,6). Такое специфическое строение границ зерен после ВМТО связывается [13, 72, 87] с влиянием блочной структуры аустенитного зерна, возникающей в результате деформирования при высоких температурах, и объясняется взаимодействием сдвигового механизма и диффузионного перемещения границ зерен. При этом процесс сдвигообразова-ния, проходящий по сравнительно небольшому числу плоскостей скольжения, приводит к первоначальному раздроблению зерна на блоки с выходом плоскостей скольжения на поверхность зерна (начало искажения границ), а последующее диффузионное перемещение элементов такой сегментированной границы приводит к развитию зубчатости. Этому же способствует анизотропность перемещения элементов искаженной границы [13], поскольку процесс сдвигообразования способствует нарушению единообразной взаимной ориентации сопрягающихся кристаллических решеток. [c.47]

Классическим примером в этом отношении может служить теория напряжений и деформаций в идеальном однородном теле, когда в точке тела выделяется бесконечно малый элемент в виде параллелепипеда и рассматривается его напряженное состояние. Связь между деформациями и напряжениями описывает закон Гука. Развитие этого подхода с учетом возникновения пластических деформаций позволяет найти зависимости между напряжениями и деформациями и за пределами упругости [111]. Необходимость учитывать реальные особенности строения материалов привела к созданию таких наук, как металловедение, которая изучает и устанавливает связь между составом, строением и свойствами металлов и сплавов. Для материаловедения как раз характерно рассмотрение явлений, происходящих в пределах данного участка (зерна, участка с типичной структурой), обладающего основными признаками всего материала. Изучение микроструктур сплавов и их формирования явлений, происходящих по границам зерен, термических превращений и других процессов, проводится в первую очередь на уровне, который описывает микрокартину явлений. [c.60]

В сталях и сплавах, являющихся поликристаллнческими материалами, определяющее влияшге на физико-химические свойства поверхности оказывает строение границ между кристаллами (зернами), так как границы адергетйчески неравноценны элементам объема внутри кристалла. Как правило, границы обладают повышенной адсорбционной и коррозионной активностью. [c.11]

Тонкую структуру имеют все зерна, за исключением зерен очень малых размеров. Строение границ тонкой структуры такое же, как и межзеренных границ. Дислокационная теория границ между зернами остается в силе и для границ с малой разорйен-тировкой. Кроме того, в результате деформации зерна от действия внешних сил происходит вторичный распад зерна на блоки, так называемая мозаичность. Блоки имеют размеры порядка 10 — Ю" см, при этом в 1 мм металла будет находиться примерно 10 блоков. [c.20]

Количественную металлографию эффективно используют для получения таких данных о строении материала (металлов, сплавов, металлокерамики и др.), как величина зерна, yAejrbHaH поверхность границ зерен, число микрочастиц в единице объема сплава, форма и характер распределения микрочастиц в сплаве, структурный (фазовый) объемный состав сплава. [c.487]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...