Дислокации и деформационное упрочнение

Пластическая деформация при ползучести вызывает увеличение плотности дислокаций и деформационное упрочнение. В то же время возврат приводит к уменьшению плотности дислокаций и разупрочнению металла. В результате возврата при высокотемпературной ползучести в металле формируется полигональная субструктура. [c.252]

Заметим, что роль дисперсных фаз в сплавах как концентратов локальных напряжений велика. Они ограничивают подвижность дислокаций, вызывают деформационное упрочнение и в то же время облегчают возможность появления микротрещин. Механизм их зарождения зависит от природы металла, условий нагружения и от других причин. [c.51]

Сильное влияние на предельное значение касательного напряжения оказывают также явления деформационного упрочнения и разупрочнения. Деформационное упрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для появления пластической деформации, увеличивается вследствие предварительного пластического деформирования. Материал становится тверже или прочнее в некотором смысле, при этом говорят, что произошел наклеп (или деформационное упрочнение). Разупрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для пластического течения, уменьшается. Оба явления — и деформационное упрочнение, и разупрочнение — вполне объяснимы с помощью теории дислокаций. [c.38]

Существование деформационного упрочнения при ионной имплантации подтверждается, в частности, сходством микроструктур ионно-легированных и деформационно-упрочненных материалов. Вместе с тем ионная обработка приводит к появлению большого числа точечных дефектов, подвижность которых во многом определяет эффективность предложенного механизма упрочнения. Если имплантируемые атомы располагаются преимущественно в замещающих положениях, то при достижении концентрации легирующей примеси в несколько процентов оказывается существенным упрочнение за счет образования растворов замещения. Несоответствие радиусов примесных и основных атомов решетки приводит к появлению полей упругих напряжений, блокирующих движение дислокаций. Такой механизм упрочнения характерен для легирования ионами средних и больших масс. Расчеты показывают, что в большинстве случаев при торможении таких ионов число смещенных атомов в расчете на один имплантированный значительно больше единицы и твердорастворное упрочнение должно проявляться при более высоких концентрациях, чем деформационное. Образование метастабильных твердых растворов и отмеченная выше допустимость значительных отклонений от правила Юм-Розери усиливают значение рассмотренного механизма упрочнения. Твердорастворное упрочнение имеет место и при легировании легкими ионами, [c.91]

Стадия циклического упрочнения (разупрочнения), на которой повышается плотность дислокаций и возможны различные фазовые превращения. Она завершается достижением линии необратимых повреждений (линии Френча). Стадия циклического упрочнения наблюдается у пластичных металлов и сплавов, а стадия циклического разупрочнения у высокопрочных металлических материалов. Так же как и при статическом деформировании на этой стадии наряду с процессами структурных изменений и деформационного упрочнения наблюдается развитие повреждаемости в локальных областях металла в виде образования субмикротрещин (см. пунктирную линию КДЕ на рис. 2,10). [c.51]

Включение в число структурных уровней дислокационного ансамбля требует особого пояснения. Он включает в себя микронные участки материала со значительной плотностью дислокаций, такой, чтобы взаимодействие между отдельными дислокациями и их группами было соизмеримо с действием на дислокации внешнего приложенного напряжения, а протяженность участка была по крайней мере, больше радиуса экранирования упругого поля дислокаций пли их групп. В таких условиях дислокации, стремясь к уменьшению энергии собственного суммарного упругого поля, могут менять свое пространственное расположение и формировать различные субструктуры. Как будет видно из дальнейшего, многие факторы пластической деформации и деформационного упрочнения определяются типом субструктуры, т. о. строением и свойствами дислокационного ансамбля, во многом независимо от того, каким путем эта субструктура возникла. [c.131]

Вследствие упругого взаимодействия между дислокациями сопротивление их движению сильно возрастает и для их продвижения внешнее напряжение должно резко возрасти (стадия // упрочнения). Под влиянием все возрастающего наиряжения развивается поперечное скольжение винтовых дислокаций, т. е. скольжение с переходом из одной разрешенной плоскости скольжения в другую. Это приводит к частичной релаксации напряжений, аннигиляции отдельных дислокаций разного знака и группировке дислокаций в объемные ячейки, внутри которых плотность дислокаций меньше, чем в стенках ячеек. Наступает /// стадии деформации, когда происходит так называемый динамический возврат, который приводит к уменьшению деформационного упрочнения. [c.46]

Предложено много теорий деформационного упрочнения, в основу которых положены результаты непосредственных электронномикроскопических наблюдений дислокаций. Однако до настоящего времени ни одна теория деформационного упрочнения не получила всеобщего признания. Причина этому — сложность и многообразие явлений, протекающих в процессах пластического деформирования. Вал<ность и необходимость этих теорий заключается в том, что, во-первых, теоретическое описание дает основу для целенаправленных экспериментов и способа обработки экспериментальных данных, во-вторых, позволяет расчетным путем определить основные характеристики кривой т — у и дать исчерпывающие ответы на вопросы о механизмах пластической деформации и процессах, их контролирующих, в-третьих, создает базу для научно обоснованной разработки [c.210]

Атмосферы блокируют движение вновь образовавшихся дислокаций, число неподвижных дислокаций увеличивается по сравнению с числом неподвижных дислокаций при холодной деформации, плотность их растет, что и приводит к большему деформационному упрочнению, чем при холодной деформации с последующим нагревом до температуры 6с. [c.465]

Зависимость (2.21), в которой и Ку — константы, за достаточно короткое время нашла свое экспериментальное подтверждение на абсолютном большинстве поликристаллических металлов и сплавов. Поэтому эТу зависимость пытались неоднократно объяснить с помощью различных теоретических моделей. Среди таких моделей наибольшее распространение получили теория, связывающая концентрацию напряжений в вершинах индивидуальных полос скольжения с размером зерна [26, 98, 99, 102] модель деформационного упрочнения, согласно которой плотность дислокаций, необходимая для пластической деформации металла, изменяется обратно пропорционально размеру зерна [63] модель начала пластического течения, исходящая из действия зернограничных источников и их определяющей роли в процессе передач , скольжения от зерна к зерну [54, 102]. [c.49]

Предел текучести — это фактически напряжение, которое необходимо приложить, чтобы скорость пластической деформации стала соизмеримой со скоростью машинного деформирования и могла быть достигнута некоторая определенная величина макродеформации (например, для предела текучести — 0,2 %). Другими словами, внешнее напряжение должно быть поднято до уровня, который обеспечивает при заданных условиях деформации (температура и скорость испытания) необходимые плотность дислокаций и скорость их движения в материале с конкретной структурой. Причем скорость дислокаций, вернее, их средняя скорость, является основным параметром, поскольку плотность дислокаций не может изменяться произвольно, так как она ограничена деформационным упрочнением. Поскольку усреднение скорости дислокаций проводится на достаточно больших отрезках, то оно учитывает преодоление множества различных препятствий, размеры которых колеблются от долей межатомных расстояний до размера зерна. Более того, можно сказать, что эти препятствия фактически запрограммированы при выборе состава сплава, его термической и термомеханической обработок. [c.87]

Обсуждаемые ниже формальные теории деформационного упрочнения развивались как результат анализа обширного экспериментального материала в области пластического деформирования кристаллов. Исходя из общих дислокационных представлений показано, что деформационное упрочнение является следствием накопления в объеме материала некоторой плотности дислокаций, необходимой для обеспечения заданной степени деформации. Поэтому установление количественной связи между плотностью дислокаций и деформирующим напряжением служит необходимой предпосылкой рещения проблемы деформационного упрочнения металлических кристаллов. Нахождению отмеченной связи было посвящено большое количество экспериментальных работ, результаты которых показали, что между напряжением течения и плотностью дислокаций для кристаллов с ГЦК-, ОЦК- и ГПУ-решетками на протяжении всей кривой упрочнения преобладает зависимость вида [c.98]

Поскольку закономерности процесса деформационного упрочнения, согласно современным представлениям [66, 233, 254], сводятся к закономерностям процесса размножения и взаимодействия дислокаций, то и преобладание винтовых дислокаций в структуре ОЦК-металлов требует учета особенностей размножения винтовых дислокаций. Для винтовых дислокаций вместо дискретных источников рассматривают обычно двойное поперечное скольжение. Авторы [254] отмечают, что при этом элементом, контролирующим процесс упрочнения, является не отдельная дислокация, а линия скольжения, а сам подход требует подробного теоретического и экспериментального исследования геометрии двойного поперечного скольжения и его роли в эволюции дислокационной структуры и механизмах упрочнения ОЦК-металлов. [c.104]

Таким образом, при построении теории деформационного упрочнения металлов важное значение приобретает структурный параметр L — средняя длина свободного пробега дислокаций, физическая трактовка которого весьма затруднительна. Более того, Эванс [261] высказывал точку зрения, что физическая интерпретация параметра L вообще невозможна. В этом направлении интересны результаты исследований Б. И. Смирнова [66]. [c.107]

В основе деформационного упрочнения поликристаллов так же, как и монокристаллов, лежит процесс накопления и взаимодействия дислокаций. Результаты многочисленных экспериментов подтверждают существование и в поликристаллических материалах единой зависимости напряжения течения от плотности дислокаций, аналогичной выражению (3.1), [c.113]

Противоречивость некоторых обсужденных выше результатов по деформационному упрочнению поликристаллов во многом объясняется в теоретической работе А. Н. Орлова [67]. Показано, что ограничение пластической деформации границами зерен может приводить не только к увеличению плотности дислокаций с уменьшением зерна, но и снижению последней за счет ассимиляции дислокаций границами. В зависимости от преобладания того или иного фактора в конкретном материале и при данных условиях деформации могут наблюдаться различные варианты деформационного поведения. [c.116]

Среди моделей, предложенных для объяснения деформационного упрочнения поликристаллов, модель Конрада [631 можно считать наиболее экспериментально обоснованной. В ней предполагается, что, поскольку при данной степени деформации плотность дислокаций в мелкозернистом образце больше (рис. 3.10), то и напряжение течения такого материала будет выше. Важным моментом в модели Конрада является то, что рассматривается перемещение дислокаций на всем протяжении зерна, а не только в зонах возле границ. [c.118]

Таким образом, при деформации поликристаллического материала можно ожидать обратную зависимость между плотностью дислокаций и размером зерна, приводящую в свою очередь к соотношению Холла— Петча в модели деформационного упрочнения. [c.118]

Исторически так сложилось, что как развитие теорий деформационного упрочнения, так и изучение дислокационной структуры начиналось преимущественно на кристаллах с ГЦК-решеткой. На ГЦК-ме-таллах обнаружены и изучены все основные состояния дислокационной структуры, которые формируются в процессе деформации (т. е. в процессе увеличения общей плотности дислокаций) и перестройка которых обусловлена энергетическим критерием [276—2771. [c.120]

ВерПемся к представлению о распределении дислокаций в трехмерной сетке [51, 54]. Высвобождение некоторых сегментов этой сетки термоактивацией при участии напряжения, их быстрое скольжение и быстрый захват другими сегментами, образование более коротких сегментов в результате дислокационных реакций ведут, естественно, к росту плотности дислокаций и деформационному упрочнению. Таким образом, возврат должен происхо- [c.37]

Такие поверхностные барьеры на пути выходящих дислокаций могут иметь различную природу — окисныеи солевые пленки, поверхностные упрочненные слои, вакансионные комплексы, выделения и др. Скорость прохождения дислокаций сквозь более или менее прозрачные барьеры и размеры заторможенных подповерхностных дислокационных скоплений зависят от условий деформирования — скорости, температуры и др. Поэтому действие таких барьеров сказывается на характере стадий легкого скольжения и деформационного упрочнения, а также на скорости ползучести, тогда как непрозрачные барьеры (например, толстые и прочные поверхностные пленки) оказывают влияние на величину критического скалывающего напряжения. [c.144]

Ряд моделей дислокащюнной ползучести основывается на представлении, что ползучесть определяется возвратом, т. е, процессом, который в известной мере компенсирует упрочнение, вызванное возрастанием плотности дислокаций и формированием различных дислокационных конфигураций. Существует общепринятая точка зрения, что невозможно было бы достичь установившегося состояния, если бы не устанавливалось динамическое равновесие между возвратом и деформационным упрочнением или, с использованием ранее введенных терминов, если бы возврат не происходил так 6>ютро, чтобы обеспечивалась временная инвариантность количественных характеристик дислокационной структуры, таких, как плотностызвободных дислокаций р, средний размер субзерен 4 , средний угол разориентации субзерен в или связанных с ними характеристик (плотность дислокаций, образующих гранищя субзерен, р и общая плотность дислокаций Модели ползучести, определяемые возвратом, должны непременно включать представления о механизмах возврата. [c.36]

Теперь выразим коэффициент деформационного упрочнения А и скорость возврата г через плотность движущихся дислокаций Коэффициект деформационного упрочнения равен [c.81]

Изменения субструктуры и деформационного упрочнения становятся особенно существенными, когда температура испытания превышает температуру начала интенсивного возврата. Трехстадийность упрочнения уже не проявляется, скорость упрочнения резко падает, а при достаточно высоких температурах на большей части кривой растяжения, за исключением начального участка, упрочнение вообще может не наблюдаться, здесь возможно даже разупрочнение.. Все эти Эффекты обусловлены явлением возврата в процессе растяжения и соответствующим совершенствованием субструктуры, в частности меньшим приростом или даже снижением плотности дислокаций по мере деформации. Влияние температуры тем существеннее, [c.130]

На начальной стадии пластическая деформация монокристалла осуществляется движением дислокаций но одной системе плоскостей—стадия легкого скольжения. Дислокации на этой стадии перемещаются сравнительно беспрепятственно на большие расстояния, обеспечивая прогрессивную деформацию без значительного роста действующих напряжений (стадия I деформационного упрочнения). После стадии единичного (легкого) скольжения начинается стадия множественного скольжения — движение дислокации в двух и более системах. На этой стадии после значительной деформации дислокационная структура металла сильно усложняется и плотность дислокаций возрастает по сравпепшо с исходным состоянием на 4—6 порядков, достигая см" . [c.46]

Термическое и деформационное старение повышают прочность и твердость, но одновременно резко снижают ударную вязкость и повышают порог хладноломкости, Повышение прочности при термическом старении объясняется тем, что выделившиеся из феррита карбиды, нитриды и другие фазы создают препятствия для движения дислокаций. При деформационном старении основное упрочнение, вероятно связано не с выделением избыточных фаз, а с взаимодействием примесей (атомов углерода и азота) со скоплениями дислокаций, что затрудняет их движение. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц метастабильной карбонитридной фазы Feie(N, )j или стабильного нитрида Fe4N, [c.190]

Повышение усталостной прочности при кратковременных перегрузках объясняется деформационным упрочнением, происходящим, при пластических деформациях микрообъемов материала, сходным с ущючнением, при наклепе. Установлено, что под действием пластических деформаций происходят упрочняющие Процессы разупорядочение кристаллических решеток увеличение плотности дислокаций измельчение кристаллических блоков и увеличение степени их разориентировки зубчатая деформация поверхностей спайности в результате выхода пластических сдвигов на поверхность зерна и, как следствие, увеличение связи между зернами. Уменьшается растворимость С, О п N в а-железе эти элементы выпадают из твердых растворов, образуя высокодисперсные карбиды, QK a№ .iL нитриды в виде Облаков, блокирующих распространение дислокащ1Й. [c.309]

Третья ст адия - стадия деформационного упрочнения. На этой ст адии в пластичных металлах и сплавах наблюдается интенсивное повышение плотности дислокаций и формируется дислокационная ячеистая структура, а при определенном критическом напряжении предложенном И.А. Одингом и Ю.П. Либеровым, на поверхности металла появляются субмикротрещины размером порядка 1 - 3 мкм. Внутри металла также образуется дефектная структура в областях с критической плотностью дислокаций. Завершается эта стадия при достижении максимальной нагрузки и начала шейкообразования. [c.16]

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]

Теория Хирша и Мотта предполагает, что основной причиной деформационного упрочнения на стадии II является наличие ступенек на линиях дислокаций (см. гл. II). Предполагается, что ступеньки образуются при пересечении линий дислокаций с лесом непод- [c.213]

Зуб текучести и наличие верхнего и нижнего пределов текучести на кривых а—е о. ц. к. металлов объясняются блокировкой дислокаций примесными атомами внедрения. С увеличением чистоты металла (например, зонной очисткой) эти явления исчезают. Верхнему пределу текучести обычно соответствует пластическая деформация 0,02—0,5%. Разница между верхним и нижним пределами текучести может быть в два раза. За зубом текучести следует площадка текучести, в пределах которой пластическая деформация распространяется по образцу в виде движущихся фронтов полос Людерса —Чернова. Когда эти полосы покрывают весь образец, площадка текучести кончается, а на кривой а—г появляется участок деформационного упрочнения. По мере повышения температуры испытания площадка и зуб текучести сменяются зубчатой кривой а— е (явление Портевена—Ле-Шателье). С повышением температуры интенсивность деформационного упрочнения становится существенно выше, чем при более низких температурах, так как примесные атомы диффундируют достаточно быстро, чтобы сопровождать движущуюся дислокацию. Такая блокировка движущихся дислокаций способствует увеличению dafde, и приложенное напряжение преодолевает эту блокировку путем отрыва дислокации или генерированием новых дислокаций. [c.233]

Уравнение (2.15), полученное впервые в работе [59], дает динамическую взаимосвязь напряжения с деформацией для начальных ее стадий (только для начальных, поскольку деформационное упрочнение в исходные уравнения не закладывалось, но в принципе это возможно). Анализ уравнения (2.15) [59] позволил объяснить практически все характерные особенности начальных участков кривых нагружени только за счет комбинации начальной плотности подвижных дислокаций, скорости их размножения и силовой чувствительности средней скорости движения дислокаций, т. е. за счет параметров, взаимосвязанных уравнениями (2.8) — (2.10). [c.41]

Некоторые теории объясняют деформационное упрочнение полями близкодействующих напряжений [238, 239]. Например, Базинский [238] связывает упрочнение с упругим взаимодействием дислокаций, движущихся в данной плоскости скольжения, и лесом дислокаций, пересекающих эту плоскость (рис. 3.1, в). При этом напряжение течения [c.99]

К теориям упрочнения близкодействующими полями упругих напряжений относят и теории, связывающие деформационное упрочнение с торможением дислокаций вследствие образования на них ступенек (порогов) в результате взаимного пересечения [240, 241]. Так, в модели Мотта [240] и Хирща [241] (рис. 3.1, ), которая уточняет теорию Тейлора, сопротивление движущейся дислокации определяется пе прямым взаимодействием с другими дислокациями, а образованием ступенек при пересечении с дислокациями леса. Во многих случаях ступеньки способны двигаться вместе с дислокацией, но для винтовых дислокаций неконсервативное движение ступенек вместе с дислокационной линией должно приводить к образованию вакансий или меж-доузельных атомов, . [c.100]

По Гилману [242], основной причиной деформационного упрочнения является образование дислокационных диполей при движении винтовых или смешанных дислокаций с порогами. Диполи, отрываясь от скользящих дислокаций, затрудняют движение идущих вслед за ними дислокаций. Увеличение степени деформации приводит к росту числа таких диполей, следовательно, возрастает и напряжение течения. [c.101]

Описанные выше модели деформационного упрочнения основываются на каком-либо одном механизме накопления дислокаций. Кроме того, в каждой из них используются допущения, упрощающие сложную картину пластической деформации в реальных материалах. Сложность, многоуровневость и разнообразие процессов, сопровождающих деформационное упрочнение, затрудняют возможность создания общей физической теории упрочнения металлов и сплавов. При этом все оценки напряжения, необходимого для продвижения дислокаций через область, имеющую плотность дислокаций р, принимают вид формулы (3.1), а какой конкретный механизм из приведенных действует в том или ином случае, зависит от реальной дислокационной модели, структуры, типа материала и условий нагружения. [c.101]

Специфика деформационного упрочнения ОЦК-металлов обусловлена рядом особенностей развития деформации в этих металлахг заметной величиной сил трения решетки, сильной температурной зависимостью напряжения течения существенным, особенно при низких температурах, различием в скоростях движения краевых и винтовых дислокаций наличием большого числа относительно равноправных систем скольжения легким протеканием процессов размножения по механизму двойного поперечного скольжения [9, 254—256]. [c.103]

Учитывая низкую подвижность винтовых компонент дислокаций в ОЦК-решетке, длина пробега винтовых дислокаций -к- и, следовательно, плотность Рз- рк. В. Л. Инденбом и А. Н. Орлов [254]. полагают, что и коэффициент деформационного упрочнения в ОЦК-металлах будет определяться в основном поведением винтовых дисло- [c.103]

В. Л. Инденбом и А. Н. Орлов [254] на основании результатов Ике-ды [260] по формированию ячеистой структуры в железе нашли хорошее соответствие между размером ячеек и длиной свободного пробега дислокаций. Авторы [254] полагают, что если такой результат окажется общим, то это значительно упростит создание теории деформационного упрочнения. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...