Кристаллическая решетка и микроструктура

Кристаллическая решетка и микроструктура [c.131]

Анализ полученных экспериментальных данных по изменению твердости, удельного электросопротивления, периода кристаллической решетки и микроструктуры в зависимости от времени выдержки при заданной температуре старения (рис. 103) показывает, что в сплавах Nb — I % Zr — О и Nb (2—5)% Hf — О начиная с некоторых выдержек наблюдаются регулярные изменения свойств, т. е. обеднение твердого раствора легирующими элементами и рост выделений приводят к уменьшению твердости, сопротивления и периода кристаллической решетки. Увеличение температуры старения приводит к интенсификации процесса распада и к завершению его при более коротких выдержках, В пределах изученных составов и температур старения (900—1200° С) процессы коагуляции начинают развиваться за непродолжительное время, от 10 ч для температур старения 900—1000° С до 15—30 мин для более высоких температур. [c.253]

Все Мб оды определения фрактальной размерности, рассмотренные выше, базировались на непосредственном изучении исходной микроструктуры и измерении ее показателей. Такие структуры можно отнести к статическим. Вместе с тем, при деформации происходит самоорганизация динамических структур, обусловленная обменом системой, энергии и веществом с окружающей средой, приводящим к накоплению дефектов кристаллической решетки и, как следствие, к разрыхлению структуры. [c.99]

Молекулярная структура в твердом теле определяется сильным взаимодействием между молекулами, приводящим к колебаниям их около неподвижных центров, совпадающих с равновесными положениями молекул под действием силовых полей, образованных системой молекул. Эти неподвижные в пространстве положения равновесия являются устойчивыми. Они могут образовывать правильную, периодическую систему, что соответствует кристаллической решетке, свойственной микроструктуре кристаллических твердых тел, либо хаотически разбросаны в случае аморфного их состояния. В последнем случае из-за потери устойчивости возникает тенденция к переходу аморфной структуры в кристаллическую. Однако продолжительность этого перехода оказывается настолько значительной, что фактически наблюдаются как кристаллические, так и аморфные состояния твёрдых тел. Характерные свойства молекулярной (атомной) структуры твердого тела сохраняются по всей его протяженности, что позволяет говорить о наличии в этой структуре как ближнего, так и дальнего порядков. [c.12]

Сама по себе задача измерения механических свойств для установления их связи с составом, микроструктурой, типом кристаллической решетки и т. п., казалось бы, столь ясна, что почти не требует комментариев. К сожалению, при таких измерениях встречаются серьезные ошибки в выборе измеряемых характеристик и особенно в толковании получаемых результатов. Так, например, в физических исследованиях иногда сравнивают вычисленную теоретическую прочность с временным сопротивлением Для пластичных металлов подобное сравнение неверно. Характеристикой среднего сопротивления сцеплению является сопротивление отрыву, определенное при растяжении при 20° С или, если это необходимо, то при низких температурах. [c.323]

Эти изменения в кристаллической решетке и в микроструктуре металла, подвергнутого пластической деформации, вызывают изменения и в его механических свойствах металл становится более прочным (увеличивается предел прочности), более упругим (увеличивается предел текучести) и более твердым. Вместе с тем, металл становится менее пластичным (уменьшается относительное удлинение). Эти изменения механических свойств в результате пластической деформации представлены на фиг. 36. [c.55]

Магнитные превращения не связаны с изменением кристаллической решетки или микроструктуры, они ие имеют температурного гистерезиса. Поэтому магнитные превращения нельзя отождествлять с аллотропическими. Установлено, что при магнитных превращениях происходят изменения в характере межэлектронного взаимодействия (см. с. 350). [c.120]

Как указывалось ранее, кристаллическая решетка металла, подвергнутого холодной обработке давлением, искажается в ней возникают напряжения, повышается количество дефектов решетки изменяется тонкая структура металла — блоки мозаики измельчаются, зерна металла раздробляются, а равноосная форма их (наблюдавшаяся до деформации) теряется. Осколки зерен получают продолговатую форму, вытягиваясь в направлении действия деформации при растяжении и перпендикулярно к направлению при сжатии. Кристаллические решетки зерен приобретают определенную пространственную ориентировку, называемую текстурой деформации. Микроструктуру металла после холодной деформации называют волокнистой. [c.87]

Другой путь, как это ни парадоксально, прямо противоположен и состоит в создании металлов, имеющих возможно больше нарушений правильной кристаллической структуры. Эти нарушения микроструктуры — точечные и линейные (дислокации) — могут быть получены или сочетанием пластического деформирования металла (наклепа) с термообработкой, или путем нейтронного облучения. При этом из кристаллической решетки выбиваются атомы и в решетке создаются или свободные места — вакансии, или атомы без места — внедренные атомы. Эти нарушения микроструктуры делают металл более прочным, так как затрудняют передвижение внутри кристалла, подобно тому как шероховатые поверхности двух брусков препятствуют их скольжению. [c.37]

Суммируя представленные в данном параграфе результаты, следует подчеркнуть, что многочисленные исследования демонстрируют возможность получения наноструктур методами интенсивной деформации в различных металлических материалах, а также некоторых полупроводниках и композитах. При этом характер формирующейся наноструктуры определяется как самими материалами (исходной микроструктурой, фазовым составом, типом кристаллической решетки), так и условиями интенсивной деформации (температура, скорость, метод деформации и т. д.). В целом, снижение температуры, увеличение приложенного давления, степень легирования способствуют измельчению структуры и достижению наименьшего размера зерен. [c.31]

В работе [81] методом РСА исследовали влияние числа проходов при РКУ-прессовании Си на измельчение микроструктуры и уровень упругих напряжений. Было установлено, что уже после одного прохода в Си формируется структура, характеризующаяся малым размером ОКР и значительными микроискажениями кристаллической решетки. Как и в случае ИПД кручением, размер кристаллитов, измеренный с помощью различных рентгеновских пиков, так же как и уровень микроискажений кристаллической [c.45]

С развитием атомной энергетики одним из наиболее важных является вопрос о том, какое влияние оказывает облучение на свойства различных металлов и сплавов. Облучение металлов ядерными частицами создает дефекты в кристаллической решетке, что ведет к значительному изменению физических и механических свойств материалов, однако природа и механизм образования этих дефектов пока еще однозначно не установлены. Очень плодотворным здесь оказалось применение метода микротвердости. При этом условия проведения испытаний не позволяют исследователю непосредственно наблюдать микроструктуру образца. В настоящее время ведутся обширные работы [20—22, 31—37] по исследованию микроструктуры и физико-химических свойств материалов под действием нейтронного облучения. [c.238]

Устройство для проведения рентгеноструктурного анализа образцов. При изучении кинетики деформирования металлов и сплавов в широком интервале температур представляет большой научный интерес одновременное исследование изменений микроструктуры материала и рентгенографическое определение возникающих в процессе опыта микроискажений кристаллической решетки. [c.159]

Пластическая деформация поверхностного слоя сопровождается увеличением числа дефектов и искажением кристаллической решетки, изменением субструктуры и микроструктуры металла поверхностного слоя. В металле поверхностного слоя резко возрастает количество дислокаций, вакансий и других несовершенств кристаллической решетки, повышая его напряженность. Взаимодействие полей напряжений дислокаций между собой и с другими дефектами решетки затрудняет движение дислокаций, сопротивление пластической деформации возрастает, металл упрочняется (наклеп, деформационное или механическое упрочнение). Число дефектов в кристаллической решетке поверхностного слоя зависит от степени пластической деформации. Степень деформации, а следовательно, и число дефектов в решетке по глубине поверхностного слоя переменные, они уменьшаются с его глубиной. [c.50]

Аустенитные нержавеющие стали существенно отличаются по своим свойствам от рассмотренных выше ферритных и мартенситных сталей. Они имеют кристаллическую решетку г. ц. к., и всему этому классу сталей свойственна, помимо стойкости против общей коррозии, относительная невосприимчивость к водородному охрупчиванию и некоторым типам КР. Однако будет показано, и это совпадает с выводами других работ, что аустенитные нержавеющие стали значительно различаются между собой по свойствам поэтому нет смысла делать широкие обобщения о классе в целом. Сразу отметим, что для этих сплавов, как и для рассмотренных выше, важную роль играют факторы состава и микроструктуры. [c.66]

Оптическую микроскопию применяют для изучения микроструктуры на образцах материалов (микрошлифах) после их специальной химической, электрохимической или физической обработки. Изучаемые элементы микроструктуры — включения, размеры и форма зерен, их внутренние и внешние границы, объемные и поверхностные дефекты кристаллической решетки. [c.43]

Чаще всего для. построения диаграмм состояний пользуются результатами термического анализа, т. е. строят кривые охлаждения серии сплавов. Термический метод исследования не является единственным. Его дополняют исследования микроструктуры, рентгеноструктурные (позволяющие определить тип и параметр кристаллической решетки сплава), механические, электрические и другие методы исследования. [c.34]

В электромашиностроении и при производстве проводов очень широко применяется чистая медь, которая по электропроводности занимает среди металлов второе место после серебра. Медь — вязкий металл красновато-розового цвета. Кристаллическая решетка меди — куб с центрированными гранями. Микроструктура чистой [c.445]

Принято считать, что упрочнение металлических материалов при поверхностно-пластическом деформировании [542] обусловлено механизмом дробления микроструктуры поверхностного слоя на фрагменты и блоки с образованием микроискажений кристаллической решетки. При наклепе алмазным выглаживанием и обкатывании закаленных сталей мартенситно-аустенитной структуры размерность блоков достигает (1,б-ь1,83) 10 см [543]. При этом наблюдается распад остаточного аустенита и его переход в мартенсит с образованием высокодисперсных карбидов, блокирующих сдвиги по плоскостям скольжения, что способствует, наряду с эффектом упрочнения, повышению микротвердости поверхностного слоя. На рис. 188 показано повышение микротвердости сплава ВТ-20 при алмазном выглаживании. Величина по глубине (более 150 мкм) асимптотически достигает уровня микротвердости матрицы сплава. [c.339]

Часть энергии, затрачиваемой на пластическую деформацию, остается в металле и повышает его свободную энергию, вследствпе чего деформированный металл становится неустойчивы.м, метаста-бильным и стремится перейти в более устойчивое состояние с меньшим уровнем свободной энергии. Для перехода деформированного металла в устойчивое состояние необходима определенная подвижность атомов. У большинства металлов подвижность атомов при комнатной температуре недостаточна для того чтобы со сколь-либо практически заметной скоростью могли протекать процессы, возвращающие металл в более равновесное состояние. Чтобы увеличить подвижность атомов, надо металл нагреть. В результате нагрева до достаточно высокой температуры кинетическая энергия атомов повышается и становится возможным перемещение атомов в направлении приближения кристаллической решетки и микроструктуры к недеформированному состоянию. [c.98]

Мартенсит отпуска имеет измененную кристаллическую решетку, и его образование сопровождается объемными изменениями, выделением теплоты и частичным снятием внутренних напряжений. При более высокой температуре нагрева образуются троостит, сорбит и перлит отпуска, которые, в отличие от структур, получаемьк из аустенита при непрерьшном охлаждении, имеют зернистую, а не пластинчатую микроструктуру. Стали с зернистой микроструктурой отпуска характеризуются более высокой пластичностью и лучшей обрабатываемостью резанием. [c.158]

При небольших температурах нагрева холоднодеформирован-ного металла (выше 0,ЗТ ,, где — абсолютная температура плавления металла) происходит снятие остаточных напряжений, искажений кристаллической решетки и взаимное уничтожение линейных дислокаций различных знаков за счет возросшей подвижности атомов, однако волокнистая микроструктура металла остается неизменной. Это явление называется возвратом, так как оно вызывает частичный возвра ластичзских свойств и снижение хрупкости металла. [c.150]

Если наклепанный металл нагревать, то сначала в его микроструктуре не происходит каких-либо изменений, и только искаженная кристаллическая решетка постепенно восстанавливает свою первоначальную форму деформированные кубы становятся геометрическими кубами. При нагреве до более высоких температур происходят значительные изменения микроструктуры вытянутые зерна сначала принимают равноосную форму, а потом начинают расти за счет других, соседних. Происходит укрупнение зерен. Эти изменения в кристаллической решетке и в микроструктуре сказываются на механических свойствах предел црочности, предел текучести и твердость уменьшаются, а пластичность возрастает. [c.55]

Деформированный металл по сравнению с недефор-мированным имеет повышенный запас энергии и находится в неравновесном, термодинамически неустойчивом состоянии. В таком металле даже при комнатной температуре могут самопроизвольно протекать процессы, приводящие его в более устойчивое состояние. Однако если деформированный металл нагреть, то скорость этих процессов возрастает. Небольшой нагрев (для железа 300—400° С) ведет к снятию искажений кристаллической решетки, но микроструктура остается без изменений, зерна по-прежнему вытянуты. Прочность при этом несколько снижается, а пластичность повышается. Такая обработка называется возвратом или отдыхом. [c.62]

Явление упорядочения было впервые обнаружено в 1914 г. Н, С, Курнаковым. При изучении электросопротивления сплавов меди и золота было найдено изменение их свойств без видимого изменення микроструктуры. Впоследствии применением рентгеновского анализа было показано, что изменение свойств связано с перераспределением атомов внутри кристаллической решетки. [c.106]

При выращивании монокристалла жаропрочного сплава необходимо создать определенные условия для роста только одного кристалла. Однако в производственных условиях выращивать идеальную монокристаллическую структуру весьма сложно. Поэтому под монокристаллической отливкой условно понимают изделие, выросшее из одного макрозерна, хотя в микроструктуре имеются фазовые включения, отличающиеся от матрицы как типом, так и параметром кристаллической решетки. [c.424]

Другим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пар, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно,, что облучение металла быстрыми частицами (нейтронами, ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов. При повышении температуры эти вакансии, двигаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде сферических вакансионных пор и плоских дислокационных петель. Обычно такие кластеры образуют пространственно однородную систему. Однако при определенных условиях облучения вакансионные поры располагаются упорядоченно в виде правильных сверхрешеток , тип которых совпадает с типом кристаллической решетки металла и имеющих период, в сотни раз превыщающий период этой рещетки. Образование таких упорядоченных структур вакансионных пор вызвано нелинейным динамическим взаимодействием точечных дефектов с мелкими вакансионными кластерами и диффузионным взаимодействием между порами. [c.34]

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]

При переходе металла из одной полиморфной модификации в другую происходит фазовая перекристаллизация, связанная с образованием новых зерен в структуре металла при полиморфном превращении (в отличие от магнитного превращения) изменяется макро- и микроструктура металла. Процесс перекристаллизации в твердом состоянии при полиморфном превращении подчиняется тем же закбнам, что и процесс кристаллизации, рассмотренный выше. Внутри трансформирующейся фазы возникают центры новой фазы, в которых атомы перестраиваются из одной кристаллической решетки в другую в дальнейшем эти участки увеличиваются вследствие перехода атомов из старой фазы в новую. Число центров зарождения новой фазы и скорость их роста зависят от степени перенагрева или переохлаждения выше или ниже критической точки. [c.51]

При разрушении от коррозионного растрескивания и коррозионной усталости основное воздействие механического фактора определяется действием растягивающих напряжений первого рода, т. е. макронапряжений, уравновешиваемых в объемах, соизмеримых с размерами детали. Для кавитационных разрушений основную роль играют напряжения второго рода — неоднородные микроискаження, уравновешивающиеся в пределах элементов микроструктуры металлов. При эрозии и фреттинге характерным является искажение кристаллической решетки. Механическое воздействие в этих случаях распространяется главным образо.м на поверхностные слои атомов металла или окисные пленки. [c.64]

Исследования были проведены на аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т, склонной к интенсивному деформационному старению. Трубчатые образцы диаметром 21 мм и толщиной стенки 1,5 мм испытывали при растяжении-сжатии (частота нагружения приблизительно 1 цикл/мин) на установке типа УМЭ-10 т, снабженной вакуумной системой и средствами исследования микроструктуры на поверхности образца [1]. Указанная установка оборудована также системой управления силовозбудителем для получения двухчастотного режима нагружения (частота около 20 цикл/мин) и автоматическим устройством для программного нагружения с временными выдержками на экстремальных уровнях нагрузки в полуциклах нагружения. Испытания были проведены при моногар-моническом малоцикловом нагружении, при нагружении с выдержкой 5 мин при максимальной (по абсолютной величине) нагрузке в полуциклах, а также с наложением нагрузки второй частоты в процессе выдержки при температурах 450° С и 650° С [2]. При исследованиях структуры использованы методы световой (для определения числа, размера и характера расположения частиц), ионной и просвечивающей электронной микроскопии (для определения характера распределения карбидов и легирующих элементов), электронной микроскопии со снятием реплик с зон изломов, а также методы рентгеноструктурного (для определения степени искаженности кристаллической решетки в зависимости от уровня нагрузки) и рентгеноспектрального анализа. Образцы исследовались в зонах разрушения. [c.67]

В металлах структурное состояние определяется размерами зерен, блоков и других параметров микроструктуры и плотностью дефектов кристаллической решетки — линейных, точечных и т. д. При высокоскоростной деформации, контролируемой динамикой дислокаций, структурное состояние материала достаточно полно может быть охарактеризовано плотностью дислокаций и концентрацией дефектов различной физической природы на пути их движения. Обычно принимается, что с ростом пластической деформации возрастает плотность дислокаций,, изменяясь от начальной плотности Z-o до величины L — Lof en). Функция размножения чаще всего аппроксимируется линейной или степенной зависимостью (для области малых степеней деформации) /(е ) = 1где aj и xi — постоянные, характеризующие материал. [c.41]

Качество поверхностного слоя — шероховатость, физическое состояние поверхностного слоя и его напряженность — есть следствие многочисленных изменений в кристаллической решетке, суб- и микроструктуре металла поверхностного слоя, вызванных одновременным протеканием различных физических явлений в зоне резания (упруго-пластическая деформация и разрушение, диффузионные процессы и др.). Поскольку размах и интенсивность этих процессов во многом зависят от методов и режимов обработки, а также от природы обрабатываемого материала, целесообразно результаты исследования качества поверхностного слоя рассматривать раздельно для жаропрочных сплавов, стали ЭИ96 и титанового сплава ВТ9 в зависимости от методов обработки, разделенных на три группы [c.89]

Хорошо известно, что взаимодействие ионов с поверхностью растущей пленки приводит к увеличению числа дефектов кристаллической решетки, влияющих на микроструктуру поверхности, и, следовательно, на авто-эмиссионные свойства пленок [256]. Было установлено, что отрицательное смещение меняет ориентацию алмазоподобной пленки. Однако механизм, по которому напряжение смещения подложки в течение роста пленки влияет на автоэмиссию, еще не известен. Тем не менее, пленки с минимальной величиной порогового электрического поля имеют примерно такую же ровную поверхность, как и пленки с большей величиной порогового поля. Это предполагает, что наблюдаемые низкие значения порогового электрического поля не связаны с увеличением локального электрического поля. [c.202]

Пластическая деформация холодных металлов и сплавов приводит их к термически неустойчивому состоянию. Нагревом нагартованного материала до малых температур (для железа 200—300° С) происходит восстановление искаженной кристаллической решетки (явление называется возвратом или отдыхом). При этом механические свойства восстанавливаются на 20—30%, а изменение микроструктуры не происходит. [c.137]

Микроструктура сплавов, прошедших отпуск или искусственное старение, содержит вьвделения новой фазы, образовавшиеся за счет пересыщающего компонента в твердом растворе. Тип вьщелений (кристаллическая решетка), их размер и характер сопряженности с решеткой твердого раствора зависят как от природы сплава, так и от условий старения, т.е. от температуры нагрева и времени вьщержки при этой температуре. С увеличением времени вьщержки сплава при нагреве вьщеления новой фазы растут (коагуляция) и превращаются в сферические (сфероиди-зация). [c.135]

Холодные трещины при сварке в отличие от горячих возникают при более низкой или даже комнатной температуре. Процесс их образования имеет, как правило, замедленьшш характер, хотя подобные трещины могут возникнуть практически сразу же после сварки. Наличие своеобразного инкубационного периода при возникновении холодных трещин делает их особо опасными. Эти трещины могут образовываться и развиваться уже после различных контрольных операций, например рентгеновского просвечивания. Причины образования такого рода трещин заключаются в действии ряда факторов фазовых превращений, связанных с изменением объема кристаллической решетки (в сталях — мартенситное превращение остаточного аустенита в шве и околошовной зоне) насыщения водородом скопления неметаллических включений в элементах полосчатой микроструктуры стали выделения карбонитрид-ных фаз по границам зерен при охлаждении после сварки и т. п. [c.505]

Процесс рекристаллизации можно изучать путем исследования микроструктуры, однако наиболее точными и совершенными методами его исследования являются физические и рентгенографические. Наклепанный металл содержит большое количество несовершенств в воей кристаллической решетке — дислокаций, вакансий и смещений. Количество свободной энергии после наклепа возрастает. Стремление к уменьшению запаса свободной энергии у наклепанного мёталла и является основной движущей силой рекристаллизации, состоящей из ряда процессов, происходящих в его структуре во время отжига. В продолжение рекристаллизационного отжига происходят следующие, накладывающиесй друг на друга, процессы возврат первого рода, возврат второго рода или полигонизация, рекристаллизация первого рода или рекристаллизация обработки, рекристаллизация второго рода или собирательная. [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...