Упрочнение растворенными атомами

Высокая подвижность растворенного примесного атома приводит к быстрому снижению силы взаимодействия и соответственно напряжения течения, и наоборот, чем ниже подвижность, тем более эффективным будет упрочняющее влияние примеси. Таким образом, при низких температурах дислокация движется в периодическом поле упругих напряжений со стороны растворенных атомов, как бы раздвигая их за счет внешнего напряжения. По мере повышения температуры атомы примеси под действием упругого поля дислокации все более легко уходят в сторону от плоскости скольжения и их вклад в сопротивление движению дислокаций быстро снижается. При температурах порядка 0,3 Тпл. скорости дислокаций и элементов внедрения становятся соизмеримыми [88, 89], прямой эффект примесного упрочнения снижается практически до нуля, но еще остается эффект взаимодействия дислокаций с атмосферами [4]. [c.47]

Всесторонний анализ структуры и свойств материалов с покрытиями поможет реализовать на практике комбинированное упрочнение, при котором покрытие обеспечивает," например, повышенную износостойкость, жаростойкость, а объемно упрочненный основной металл обладает достаточным запасом трещиностойкости. При этом успешно используются все главные дислокационные механизмы управления структурой создание субзерен, полигонов ячеек и зеренных микроструктурных барьеров — для упрочнения объема выделение дисперсных фаз, введение растворенных атомов замещения и внедрения и увеличение плотности дислокаций — для формирования специальных свойств поверхности. Полученное таким образом композиционное изделие будет удовлетворять требованию гармоничного сочетания надежности долговечности прочности, [c.193]

Согласно выводам Мотта и Набарро [l] и твердорастворное упрочнение, и дисперсионное твердение можно объяснить действием внутренних напряжений, возникших в результате внедрения в упругую матрицу либо растворенных атомов, либо частиц второй фазы. В соответствии с этой моделью предел текучести т разбавленного твердого раствора можно выразить как [c.84]

Рассмотренный пример относится к структуре сплава на базе твердого раствора с ОЦК-решеткой, обладающей наиболее высокой прочностью межатомной связи. Сплавы на основе твердого раствора с ГЦК-решеткой требуют для повышения прочности межатомной связи твердорастворного упрочнения аустенита. Степень упрочнения твердого раствора определяется влиянием растворенных атомов на электронную структуру атомов аустенитной матрицы. Это выражается в размерном несоответствии атомов легирующего элемента и железа [387]. [c.244]

Изменение св-в сплава при искусств, старении имеет совершенно иной характер, чем при естественном старении. Так, электрич. сопротивление, среднее расстояние между атомами в твердом растворе, парамагнитная восприимчивость и нек-рые др. св-ва изменяются нормально, т. е. так, как это должно наблюдаться при выделении растворенных атомов из решетки растворителя (рис. 2). Упрочнение при искусствен- [c.245]

Пластичность сплава при высоких температурах тесно связана с особенностями его структуры. Небольшое относительное удлинение при 800—900°С вполне понятно, поскольку в сплаве по сравнению с нихромом не только несколько более крупное зерно, но и присутствуют упрочняющие дисперсные частицы-у -фазы. Сложнее объяснить невысокую пластичность при 1000 °С, которая выше температуры полного растворения 7 -фазы, хотя в этих условиях рост зерен в сплаве меньше, чем в нихроме. Очевидно, здесь еще сохраняется ближний порядок растворенных атомов, составляющих -у -фазу, что может также привести к упрочнению сплава [349]. [c.233]

При этом считается, что старение при циклической деформации является результатом процесса дисперсионного упрочнения, при котором атомы углерода и азота сегрегируют на дислокациях. Наблюдаемые эффекты упрочнения и разупрочнения объясняются взаимодействием нескольких процессов, описанных выше. Поэтому можно ожидать, что полученные механические свойства должны быть весьма чувствительны ко многим факторам температуре, скорости деформации, размаху деформации и концентрации растворенных атомов внедрения. Тесная связь этих явлений с технологическими процессами указывает на необходимость дальнейшего исследования старения при циклической деформации. [c.16]

В то же время при стандартных условиях испытаний водород очень незначительно влияет на прочносту ные свойства титана в довольно широком интервале концентраций (см. рис. IV. 12), что связано с малым искажением решетки титана растворенными атомами водорода и слабым ее упрочнением. [c.387]

Полученные данные и приведенный выше анализ позволяют дать обобщенную концепцию поведения дисперсионно упрочненных сплавов, включающую также и высокотемпературную ползучесть. При этом будет рассмотрена стабильная дисперсная фаза, внедренная в матрицу, в которой дислокации и растворенные атомы не взаимодействуют. При данных условиях можно ожидать, что для первой стадии ползучести будет справедливо уравнение (35), выведенное для движения винтовых дислокаций, имеющих пороги. Такая неустановившаяся ползучесть будет отличаться от ползучести, которая происходит в свободном от дисперсии альфа-твердом растворе, поскольку присутствие дисперсных частиц обусловливает интенсивное поперечное скольжение. [c.293]

За последнее время написано несколько обстоятельных обзоров [73—75] о влиянии растворенных атомов на механические свойства сплавов. Хотя в большинстве из них рассматривается поведение альфа-твердых растворов при низких температурах, некоторые положения применимы и для высокотемпературной ползучести. С другой стороны, относительная роль различных механизмов упрочнения изменяется с увеличением температуры службы, поэтому для анализа поведения материала при высоких температурах приходится вводить новые факторы. Следовательно, факторы, дающие большой вклад в упрочнение твердого раствора при низких температурах, не всегда будут лучшими для достижения высокой сопротивляемости ползучести при повышен- [c.298]

Высокое сопротивление ползучести некоторых сложных керамических материалов обусловливается большой энергией активации для механизма Пайерлса, интенсивным блокированием дислокаций растворенными атомами и большой энергией активации диффузии. У более пластичных материалов наиболее высокая сопротивляемость ползучести достигается, как уже указывалось выше, в результате введения н пластичную матрицу яа основе жаропрочного твердого раствора с о. ц. к. решеткой специальных твердых и одновременно стабильных фаз. Сопротивляемость ползучести таких сплавов определяется не только природой и распределением второй фазы, но и характеристиками ползучести более мягкой матрицы, в которую введена твердая фаза. Дополнительного повышения сопротивляемости ползучести сплава, содержащего дисперсную твердую фазу, можно достигнуть в результате дальнейшего упрочнения пластичной матрицы. Однако ниже будут рассмотрены только однофазные альфа-твердые растворы, чтобы выявить основные факторы, влияющие на поведение материала при ползучести. [c.299]

Упрочнение твердых растворов нельзя объяснить без учета взаимодействия растворенных атомов с дефектами кристаллического строения и, в первую очередь, с дислокациями. [c.67]

Как правило, используют легирование не одним, а группой элементов, между которыми возникают дополнительные химические связи, усиливая межатомные связи в решетке сплава. В связи с этим современные жаропрочные сплавы представляют собой чрезвычайно сложные композиции, содержащие, кроме металла — основы, еще две — три и более легирующие добавки. Однако растворенные атомы легирующих элементов сравнительно слабое препятствие движению дислокаций, в связи с чем эффект упрочнения наблюдается только до 0,5— 0,6 Тлл- [c.483]

Эффекты упрочнения в титане обусловлены также несоответствием модулей упругости металла-растворителя и раствора вблизи растворенного атома. Это несоответствие определяют как [c.30]

Выше были рассмотрены различные механизмы взаимодействия дислокаций с беспорядочно распределенными растворенными атомами и другими точечными несовершенствами. Конрад полагает, что механизм упрочнения метал- [c.56]

Повторяя цикл нагружения и последующего разгружения несколько раз, оставляя при этом металл при повышенной температуре, можно, таким образом, создать благоприятные условия для образования вокруг имеющихся дислокаций облака из растворенных атомов, которое будет препятствовать движению дислокаций при последующем приложении напряжения. Последнее вызывает упрочнение металла, как это и показано нашими опытами. [c.25]

Кроме энергетического механизма упрочнения, в силу искажений, вызванных скоплением растворенных атомов, возможен химический — основанный на химическом взаимодействии [47]. [c.1125]

AQo представляет собой энергию взаимодействия растворенных атомов с границами зерен и имеющимися в зерне (до испытания) скоплениями дислокаций и составляет, поданным [82], 0,15—0,4 эв. Насыщение примесями границ зерен как наиболее дефектных мест может происходить при нагреве и последующем охлаждении металла в процессе сварки [5]. Одной из причин увеличения предела текучести металла шва и ряда участков зоны термического влияния сплавов титана в сравнении с основным материалом является упрочнение границ зерен и блокировка дислокаций примесными атомами. [c.57]

Чистые кристаллы обладают высокой пластичностью и текут при очень малых напряжениях. Существуют четыре основных способа упрочнения сплавов, позволяющих добиться того, чтобы материал выдерживал напряжения сдвига, достигающие Ю- О. Эти способы следующие 1) механическое торможение движения дислокаций, 2) закрепление дислокаций растворенными атомами, 3) противодействие движению дислокаций путем создания ближнего порядка и 4) увеличение плотности дислокаций, приводящее в результате к переплетению дислокаций. Таким образом, успех применения любого механизма упрочнения зависит от того, насколько эффективно удается затормозить движение дислокаций. Существует еще один, пятый механизм, сущность которого сводится к удалению из кристалла всех дислокаций. Этот способ пригоден для некоторых тонких нитевидных кристаллов (усов) и будет рассмотрен ниже в разделе, посвященном росту кристаллов. [c.709]

При достаточно низких температурах диффузия растворенных атомов резко замедляется и облако растворенных атомов закрепляется в кристалле. Когда дислокация перемещается и покидает облако растворенных атомов, энергия кристалла возрастает. Увеличение энергии может обеспечиваться только возрастающим напряжением, действующим на дислокацию, так как оно выталкивает дислокацию из облака растворенных атомов. Таким образом, наличие в кристалле облаков растворенных атомов ведет к его упрочнению. [c.711]

Твердорастворное упрочнение (Олэ). связанное, как известно [187, 218, 219], в основном с размерным несоответствием атомов легирующего элемента н матрицы и с различием их упругих постоянных, сводится к взаимодействию упругих полей дислокаций с упругими полями вокруг атомов легирующих элементов. Сила, действующая на растворенный атом со стороны упругого поля дислокации, при высоких температурах вызывает его дрейф в направлении приложенной силы. Этот дрейф представляет собой ни что иное, как релаксацию [c.92]

Другим типом примеси в металле является водород, энергия взаимодействия которого с дислокациями в железе (0,1 эВ) значительно меньше, чем для углерода и азота, и который поэтому не вытесняет атомов углерода и азота из облаков на дислокациях. Сравнительно менее значительное влияние водорода в железе на деформационное упрочнение путем изменения подвижности дислокаций не означает, однако, отсутствие заметного влияния поглощенного водорода на механохимическую активность, поскольку при абсорбции металлом водорода в металле возникают значительные остаточные напряжения и локальный наклеп, стимулирующие анодное растворение. Так, по данным рентгеновских исследований электролитически наводороженного железа вакуум-116 [c.116]

Атомы примесей, находящихся как в растворенном состоянии в основном металле (раствор внедрения или замещения), так и в виде включений с границей раздела, тормозят перемещение дислокаций. Степень этого торможения зависит от размеров включения и их числа. Дислокация, перемещаясь, как бы захватывает с собой атомы примесей, образуя вокруг себя облака примесей, которые, тормозя движение дислокации, приводят к упрочнению материала если [c.257]

Старение, вызванное предварительной пластической деформацией, называется статическим деформационным старением. Старение, развивающееся в процессе пластической деформации, называется динамическим. Условие динамического старения — определенное соотношение между скоростями деформации и диффузионным перемещением растворенных атомов. В данном случае происходит блокировка растворенными атомами дислокаций, движение которых при деформировании по каким-либо причинам замедляется, а вырывание дислокаций из облаков Коттрелла при ускорении их движения служит причиной упрочнения. Указанное выше соотношение устанавливается при определенных температурах, например для низкоуглеродистой стали в диапазоне 520...670 К. Частичное охрупчивание стали при этих температурах называется <асинеломкостью и>. [c.500]

В первом случае эффективными оказываются те химические элементы, которые способны в наибольшей степени увеличивать прочность межатомных связей и тем самым снижать скорость диффузии и самодиффузии атомов в сплаве и повышать его модуль упругости. Легирующие элементы не должны также заметно снижать температуру плавления сплава. Для каждого металла-основы можно подобрать сравнительно немного элементов, обладающих указанными свойствами. К таким элементам относятся гпаеным образом те, у которых атомы по своей химической природе и по размерам резко отличаются от атомов металла-основы, являющегося растворителем. Как правило, используют легирование не одним, а группой элементов, между которыми возникают дополнительные химические связи. Поэтому современные жаропрочные сплавы представляют собой чрезвычайно сложные композиции, содержащие металл-основу и две-три или более легирующие добавки. Однако растворенные атомы легирующих элементов - сравнительно слабое препятствие движению дислокаций в металлической основе, в связи с чем эффект упрочнения наблюдается только до температуры 0,6 - 0,7 Т ц. [c.161]

Блокировка дислокаций по Коттреллу — далеко не единственная причина твердорастворного упрочнения. Выделяют еще 5—6 различных механизмов. Все они в конечном счете сводятся к разнообразным видам взаимодействия растворенных атомов с дислокациями, которые затрудняют их движение. [c.156]

Приблизительная оценка взаимодействия дислокаций с растворенными атомами для меди с двухвалентной примесью дает величину 3,2- 10 дж (0,02 эв). Это меньше упругого взаимодействия. Однако более точная оценка — с болёе полным учетом изменения поверхности Ферми для матричных атомов меди и характера экранирования примесных атомов — показывает, что электрическое взаимодействие имеет тот же порядок, что и упругое. Оно также может приводить к возникновению атмосфер и к упрочнению в связи с необходимостью срыва дислокаций [14]. [c.301]

Из пяти основных механизмов упрочнения суперсплавов — твердорастворного, дисперсного (дисперсионного), зернограничного, деформационного и текстурного — от природы сплава зависят первые три. В двух первых случаях упрочнение объясняется действием внутренних напряжений, возникающих в результате внедрения в упругую матрицу либо растворенных атомов (твердорастворное упрочнение), либо частиц второй фазы. Если частицы второй фазы выделяются из твердого раствора при старении, то они называются преципитатами , а упрочнение - дисперсионным. Если же дисперсные частицы искусственно вводятся в сплав, то они называются дисперсоидами , а упрочнение -дисперсным. В этом втором случае речь идет об искусственных компо- [c.303]

Для сплава Си—Si с содержанием 0,1% Si рост толщины этой подокалины при 1000° С приближенно подчиняется параболиче-скбму закону [31]. При более низких температурах кислород преимущественно диффундирует по границам зерен, которые о гаща-ются кремнеземом. Для сплава Си—А1 с содержанием 0,1 % А1 также характерен этот тип разъедания. Более богатые бинарные сплавы этой системы образуют слои с высокими защитными свойствами вследствие диффузии достаточных количеств алюминия к поверхности раздела металл — окисел. В сплавах Си—Be наблюдается такой же переход от образования защитного слоя к внутреннему окислению, но это изменение происходит при более низких содержаниях бериллия, чем соответствующей добавки в сплавах Си — А1, роскольку скорость диффузии бериллия в меди больше, чем алю- шия в меди. В обеих системах сплавов растворенные атомы должны диффундировать к поверхности раздела и образовывать защитный слой преяеде чем в сплав проникнет кислород. В большинстве случаев внутреннее окисление является помехой. Оно изменяет механические свойства поверхности и может оказать неблагоприятное влияние при операциях деформации. Последние достижения технологии, однако, показывают, что этот эффект можно использовать для упрочнения металлической решетки. [c.42]

В твердых растворах дислокации теряют линейность, они изгибаются из-за присутствии растнорепиых ато.мов таким образоч, что упругая энергия системы стаиопится минимальной (рис. 21, а). При скольжении дислокаций их энергетически выгодное расположение среди растворенных атомов нарушается, энергия системы возрастает, возникает дополнительное сопротивление пластической деформации. Этот эффект упрочнения имеет относительно большое значение для [c.38]

Выше было рассмотрено упрочнение тнтановы.х сплавов, обусловленное растворенными атомами. Рассмотрим теперь второй крайний случай, когда сплав представлен матрицей и грубыми некогерентными выделениями второй фазы, находящимися на значительном расстоянии друг от друга (рис. 23). Частицы второй фазы окружены полями напряжений в матрице. Когда скользящая дислокация под.хо-дит достаточно близко к этим полям, она изгибается. При приближении к частицам радиус выгиба дислокаций стремится к половине расстояния между частицами (Л/2). Напряжение т, которое необходимо приложить, чтобы изогнуть дислокацию в дугу радиусом Л/2, равно, по данным работы [68], [c.42]

Теоретические иоследования показывают также, что упрочнение твердого раствора вызвано не беспорядочно рассеянными атомами, а небольшими группами атомов, растворенных в определенных местах решетки [43]. Внутренние напряжения, вызванные беспорядочно рассеянными растворенными атомами, почти не оказывают влияния на упрочнение. Эти представления основаны на том предположении, что значи- [c.1125]

Любой из механизмов упрочнения кристаллов может повысить предел прочности до величины порядка 10 — 10 С. Все механизмы становятся неэффективными при температурах, когда процессы диффузии могут проходить со значительной скоростью. Когда диффузия происходит быстро, частицы микродис-персной фазы растворяются, облака растворенных атомов перемещаются вместе с дислокациями, ближний порядок после прохождения дислокаций восстанавливается, переползание дислокаций и отжиг ведут к уменьщению плотности дислокаций. Остаточная зависящая от времени деформация называется ползучестью. Необратимому движению предшествует предел упругости. При разработке сплавов, пригодных для использования при высоких температурах, основной задачей является значительное, понижение скорости диффузионных процессов, с тем,, чтобы указанные четыре механизма упрочнения сохраняли бы свою эффективность вплоть до высоких температур. Однако основной проблемой при создании твердых сплавов является не прочность, а пластичность, отсутствие которой приводит к разрушению сплава. [c.712]

Механизмы-деформационного упрочнения при усталости, в основном, такие же, как и при статическом деформировании. Все они связаны с взаимодействием движущихся дислокаций с различного рода препятствиями с другими дислокациями (или дислокационными образованиями) границами зерен неметаллическими включениями растворенными чужеродными атомами и различного рода частицами (когерентными и некогсрситными выделениями, упорядоченными фазами и т.п.). Специфика циклического деформирования связана с относительно малыми внешними напряжениями, которые повторяются большое число циклов. [c.41]

Влияние деформации на катодную поляризационную кривую выделения водорода для стали 1Х18Н9Т аналогично отмеченному выше для стали 20 деформация на стадии деформационного упрочнения ускоряет катодную реакцию (на стадии динамического возврата наблюдалось ослабление этого влияния, как и в случае анодной поляризации). Объясняется это, по-видимому, зависимостью скорости разряда ионов водорода и рекомбинации адсорбированных атомов от работы выхода электрона и адсорбционных свойств поверхности металла в связи с влиянием деформации электрода на эти свойства. Однако возможно, что наблюдаемое изменение катодной поляризации связано с пространственным перераспределением анодных и катодных реакций вследствие стремления к локализации анодного растворения пластически деформированного электрода, как это рассмотрено в гл. IV. [c.86]

Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [105, 106] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпуш,енным полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субграницах повышает скорость коррозии в кислых растворах вследствие снижения перенапряжения водорода на выделениях [107], а не вследствие облегчения анодной реакции. Последняя замедляется из-за понижения энергии, связанной с дислокациями, адсорбировавшими примеси старые дислокации травятся труднее, чем свежие . [c.116]

Экспериментальные данные о хемомеханическом эффекте, приведенные выше, характеризуют его пластифицирующее действие как на активно, так и на пассивно растворяющейся поверхности, в том числе в условиях образования окисных или солевых (фосфат- ных) пленок. Последнее обстоятельство подтверждает тот факт, i что хемомеханический эффект, в отличие от адсорбционного, не связан с изменениями поверхностной энергии, так как пассивация [ поверхности (повышение стойкости против растворения) означает как бы упрочнение межатомных связей поверхностных атомов, а следовательно и повышение поверхностной энергиц, но твердость i и микротвердость при этом все же уменьшаются т. е. металл пла- i стифицируется. [c.143]

Процесс механического разрушения пленок окислов может сопровождаться, при соответствующих режимах обработки инструментом, упруго-пластическим деформированием поверхностного слоя металла и вскрытием его отдельных участков, что обеспечивает контакт ХАС с границей раздела фаз Рбз04 и FeO, а также металла с окислами. Механическая активация металла в процессе упруго-пластического деформирования должна, вследствие проявления механохимического эффекта, привести к ускоренному растворению поверхностных атомов железа и нарушению связи с окислами, что облегчает последующее их механическое удаление. Следовательно, регулируя степень механической активации, можно регулировать скорость растворения и интенсивность удаления окисленного слоя металла. Растворение окислов, прилегающих к металлу, и поверхностных атомов железа создает условия для развития хемомеханического эффекта, что обобщенно должно проявиться в снижении твердости поверхностного слоя металла и внедрении в него режущей кромки инструмента на большую глубину по сравнению с механической обработкой в аналогичных режимах. Выше было показано, что применение механохимического способа обработки, заключающегося в совместном действии механического воздействия и электролита, позволяет не только резко уменьшить поверхностное упрочнение, но и снизить микротвердость тонкого поверхностного слоя относительно исходного состояния, что улучшает адгезию защитного покрытия и повышает коррозионную стойкость металла. [c.253]

На приведенных выше диаграммах состояния показаны различные возможные случаи образования сплавов. Если сплав представляет собой твердый раствор, то упрочнение происходит за счет искажения решетки вблизи мест расположения атомов растворимого вещества (легирующей добавки) это относится как к растворам внедрения, так и замещения, если размеры атома легирующего элемента достаточно сильно отличаются от размеров атомов основного металла. Если сплав представляет собой механическую смесь различных фаз, то включения легирующего элемента с поверхностью раздела также повышают прочность, являясь препятствиями для движущейся дислокации. Комбинация обеих форм упрочнения имеет место в сплавах, представляющих собой механическую смесь фаз в виде растворов с ограниченным растворением. Повышение прочности посредством одного лишь легирования достигаетпорядка 10-30%. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...