Дислокационная структура и прочность металлов

Дислокационная структура и прочность металлов [c.11]

В случае хрупких металлических материалов или испытаний на усталость при низких температурах во внутренних объемах отожженных металлов и сплавов образуется малоразвитая дислокационная структура (рис. 20 и 21). Лишь в отдельных зернах наблюдается сильное изменение дислокационной структуры при наличии двойников деформации (рис. 21, б). Более интенсив-ТЕРЕНТЬЕВ В.Ф. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ [c.38]

Предлагаемые методы расчета адгезионных характеристик системы двух полубесконечных металлов, разделенных зазором, в большинстве случаев не противоречат один другому, взаимосвязаны и дополняют друг друга. Но они справедливы только для плоских границ, когда взаимодействие предполагается по всей зоне контакта, что не соответствует реальной структуре межфазной границы и заведомо приводит к завышенным значениям энергии и силы взаимодействия двух поверхностей, превышающей предел прочности металлов. При более корректном описании адгезии необходимо учитывать неровности и дислокационную структуру поверхностных слоев. [c.5]

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]

Набарро, удерживается от передвижения выше- и нижерасположенны-ми дислокациями. Поэтому при более сложной, чем лес дислокаций, дислокационной структуре прочность металла оказывается выше (см. рис. [c.19]

На рис. 1.17 показано, что при одной и той же плотности дислокаций (р или Р2) прочность металла при лесе дислокаций ниже, чем при более сложной дислокационной структуре (линии лд и сдс). [c.23]

Жаропрочность — весьма сложное свойство. Определяющими,, как и в прочности вообще, являются процессы деформации (ползучести) и разрушения. Однако в поведении металлов под нагрузкой при высоких температурах (Т 0,4 Гцл) имеется специфика, связанная с возрастанием роли температурного фактора. Особое значение приобретает стабильность заданной структуры. При высоких температурах возрастает интенсивность диффузионных процессов, что способствует изменению структуры и свойств. В условиях высокотемпературной деформации в дислокационных моделях, описывающих ползучесть и разрушение металла, необходимо учитывать и диффузионные процессы. [c.379]

Не вызывает сомнений, что диффузия играет выдающуюся роль в процессах, определяющих жаропрочность и тем более значительную, чем выше температура и больше время теплового воздействия на металл. При этом структура, состав материала и условия внешнего воздействия определяют относительную роль диффузионных процессов и дислокационных реакций при ползучести и разрушении. Жаропрочность, как и прочность вообще, определяется двумя характеристиками силой межатомного взаимодействия и структурой. В этой связи скорость диффузии является весьма удобным критерием оценки жаропрочности, поскольку зависит как от прочности межатомной связи, так и от структуры. [c.390]

На свойства металлов большое влияние оказывает их дислокационная структура. Прочность бездислокационных кристаллов (теоретическая прочность) в сотни раз превышает прочность реальных материалов. При плотности дислокаций порядка 10 . .. 10 см , характерной для чистых неупрочненных металлов, сопротивление деформированию наименьшее. При увеличении плотности сверх указанных значений подвижность дислокаций снижается, что воспринимается нами как рост прочности. Эффективными способами повышения плотности дислокаций (и других дефектов) и снижения их подвижности являются легирование, пластическое деформирование (деформационное упрочнение), упрочняющая термическая и химико-термическая обработка. [c.51]

Легирование является наиболее распространенным методом повышения механических свойств металлических материалов. Увеличение прочностных характеристик материалов происходит благодаря влиянию легируюш,их элементов на исходное состояние сплава и на его изменение в процессе пластической деформации и проявляется в повышении предела текучести и возникновении более интенсивного деформационного упрочнения. Известно, что при деформировании в металлах и сплавах происходит образование дислокаций и формирование определенной для каждого материала и условий дислокационной структуры. В связи с этим становится ясным, что в основе повышения прочности металлов и сплавов лежит взаимодействие дислокаций с барьерами, которыми могут быть различные дефекты, границы, растворимые атомы, включения или дисперсные частицы. [c.76]

Изменение механических свойств металлов и сплавов при снижении температуры зависит от вида кристаллической решетки и несовершенства ее строения, размера зерен, включений атомов легирующих элементов, фазового состава сплавов. На прочность и пластичность кристаллических тел особое влияние оказывают число действующих в кристаллической решетке систем скольжения, количество и распределение примесей, упорядоченность дислокационной структуры. [c.7]

Графики на рис. 1 характеризуют зависимость пределов прочности и текучести для металлов технической чистоты трех основных кристаллических структур. В соответствии с дислокационными представлениями о процессе пластического течения прочность металла при заданной температуре зависит от модуля сдвига, вектора Бюргерса и энергии дефектов упаковки [52]. [c.9]

Важное значение в упрочнении также имеет стабильность полученной дислокационной структуры (ее сохранение при последующей деформации). Стабильность дислокационной структуры при ТМО повышается в результате закрепления дислокаций атомами примесей и выделениями, которые при ТМО более дисперсны. Однако при достижении критической плотности дислокаций могут возникать хрупкие трещины. Трещины субмикроскопических размеров не оказывают существенного влияния на предел прочности. В то же время наличие локальных объемов металла с докритической или критической плотностью дислокаций должно оказывать существенное влияние на сопротивление распространению трещины. Это обусловлено следующими причинами. [c.32]

Наиболее строгое обоснование причин расхождения реальной и теоретической прочности дает дислокационная теория скольжения, на основе которой показано, что локализованное скольжение при наличии дислокаций в кристаллической решетке может начаться при весьма небольших напряжениях. Таким образом, причиной низкой прочности реальных металлов является наличие в структуре материала дислокаций и других несовершенств кристаллического строения. Если резко снизить количество таких несовершенств и таким образом приблизить кристаллическое строение металла к совершенному, то его прочность должна быть близка к теоретической. Это положение нашло в последние годы непосредственное экспериментальное подтверждение. Нитевидные кристаллы (усы) показывают высокую прочность, приближающуюся к теоретической. [c.97]

Что касается материалов с покрытиями, то особый интерес методика вызывает потому, что она дает возможность изучения дислокационных изменений в структуре материала при механическом нагружении, которые в настоящее время исследовать иными способами на таких объектах не представляется возможным. Метод внутреннего трения позволяет так ке установить характер влияния покрытия на кинетику дислокаций в приповерхностных слоях основного металла и прогнозировать долговечность, прочность и жаропрочность конструкционных металлов и сплавов с покрытиями [25]. [c.184]

В табл. 2.2 [77] приведены значения плотности дислокации р , равной суммарной длине дислокационных линий в единице объёма материала, для некоторых его состояний. Из данных табл. 2.2 и рис. 2.3 видно, что прочность реальных металлов можно повысить. Первый путь - создание бездислокационных металлов или металлов со сниженным числом дислокаций кристаллической решётки за счёт повышения их химической чистоты, а также в результате управления процессами кристаллизации и формирования структуры. Вторым путём является увеличение числа дислокаций и создание субмикроскопической неоднородности строения, которое достигается на практике поверхностным пластическим деформированием. [c.40]

Влияние холодной гибки на дислокационную структуру и характер накопления повреждений приводит к изменению жаропрочных свойств стали в эксплуатации. Сравнительное определение кратковременных и длительных свойств металла прямых труб и гибов после различных сроков эксплуатации с различной степенью поврежденности, проведенное в [20], показа,зо, что кратковременные механические свойства слабо зависят от длительности эксплуатации. Прочностные свойства, как правило, выше, а пластические ниже, чем на пря.мых участках. Длительная прочность гибов, в металле которых присутствуют поры и цепочки пор по границам зерен, в том числе и разрушенных в эксплуатации, существенно ниже, чем гибов в исходном состоянии и после эксплуатации, в металле которых отсутствуют поры. [c.27]

Отличие мсханич. свойств Т, р. от свойств чистых металлов заключается в тювышении прочности в результате изменения дислокационной структуры и включения разл. механизмов взаимодействия дислокаций с растворенными атомами (см. Дислокация). Возможны 2 механизма взаимодействия дислокаций С примесными атомами закрепление (блокирование) неподвижных дислокаций и возникновение трения при движении дислокаций. Изменение ме-ханич. свойств имеет место при отрыве движущихся дислокаций от атмосферы примесей (см. Сплавы). Наличие дальнего и ближнего порядка в Т. р. приводит к дополнит. у[1рочнснию. [c.52]

Изменение предела прочности и ударной вязкости по-видимому обусловлено в значительной мере процессами перестройки дислокационной структуры и низкотемпературного старения металла Ду 500. В структуре металла исследованных плавок 166 679 и 160 666 после 100 тыс. ч эксплуатации выявлено выделение укрупненных карбидов хрома на фанице зерен и некогерентных фаницах двойников. В металле исследованных труб I блока КолАЭС отмечены карбонитриды титана, которые располагались [c.116]

При циклических режимах нагружения длительно проработавших аппаратов металл подвергается деформационному старению. При этом изменяется дислокационная структура металла и перераспределяются примесные атомы (например, азота) в кристаллах. В результате старения металла повышаются пределы прочности сГв и текучести ат(сго2), значительно снижаются пластические характеристики (относительное удлинение 5 и сужение ц/). Металл становится более хрупким, и это приводит к ускорению усталостного разрушения. Поскольку в вершине дефектов всегда наблюдается концентрация деформаций, там и старение протекает быстрее. [c.126]

Исследование усталости монокристаллов ряда металлов показало, что большую часть их долговечности занимает процесс упрочнения и зарождения микротрещин [1]. Стадия упрочнения при усталостном нагружении связана с накоплением и перераспределением дефектов кристаллического строения, в частности дислокаций, т. е. с созданием характерной усталостной дислокационной структуры [1, 2 и др.]. С увеличением числа циклов наблюдается локализация микропластической деформации, приводящая к образованию и развитию очага усталости. По-видимому, это связано с тем, что в процессе усталостного нагружения, как и при однонаправленной деформации на стадии предразрушения, начинают проявляться коллективные свойства дислокаций ввиду их высокой концентрации в микрообъемах [3, 4]. Проявление коллективных мод микропластической деформации может сопровождаться возникновением локализованных в объеме упругих напряжений, сравнимых с теоретической прочностью материала [5]. Естественно, на этой стадии в участках локализации напряженш и деформаций могут возникать микротрещины. [c.163]

Систематическое изучение влияния температуры пластической деформации при ВТМО привело к заключению, что получаемая прочность стали не имеет линейной зависимости от температуры деформации (рис. 21) [35]. В районе температуры рекристаллизации Трекр на кривых прочности наблюдается резкий перегиб, обусловленный изменением механизма пластической деформации в результате резкого снижения диффузионной подвижности металла [23], в свою очередь, определяемого изменением межатомной связи. Резкое снижение диффузионной подвижности в районе Трекр меняет механизм пластической деформации и характер образуемой дислокационной структуры. Повышение плотности дислокаций, образование более дисперсной субструктуры и тонкой структуры под влиянием сдвиговых процессов имеет следствием образование более дисперсной структуры закалки, чем это получается при ТМО с деформацией выше Трекр- Заслуживает внимания тот факт, что выше и ниже Трекр повышение и снижение прочностных свойств имеют 60 [c.60]

Таким образом, проведенные исследования показали, что при внедрении детали из стали Х18Н9Т в алюминиевые сплавы АД1 и АМгЗ при температуре 400° С пластическая деформация стали на глубину порядка 500 А в первом случае и 10 ООО А во втором случае обеспечивает схватывание металлов по всей поверхности контакта с образованием соединения, равнопрочного алюминиевому сплаву (разрушение сварных соединений происходит по основному материалу с меньшим пределом прочности). При снижении температуры или изменении других параметров процесса сварки прочность соединения уменьшается. Анализ дислокационной структуры поверхностного слоя показал, что декорирование наблюдается не только в макроскопическом масштабе, но и в микроскопическом на отдельных единичных дислокациях (рис, 3). При этом на электронно-микрогжопических картинах наблюдаются мельчайшие клубки второй фазы, которые светятся при темнопольном изображении и декорируют дислокацию лишь с одного конца, а именно с того, который выходит на свободную контактную поверхность раздела материалов. Второй же конец дислокаций, выходящий на другую поверхность, образовавтнуюся в результате приготовления пленки и утонения образна, не декорирован фазой. [c.102]

Атмосферы Коттрелла. Эти элементы дислокационной структуры формируются в результате предпочтительной диффузии к дислокациям тех атомов внедрения в данном сплаве, которые имеют очень малые радиусы (для стали это атомы углерода и азота). Между дислокациями и атомами внедрения происходит довольно значительное взаимодействие, затрудняющее передвижение дислокаций и повышающее прочность металла (см. рис. 1.12, участок В СО- [c.20]

Легирующие элементы оказывают влияние на электронную и дислокационную структуру металла. Замещая атомы в рещетке основы, они создают барьеры ближнего действия на пути движущихся дислокаций. От легирования зависят характер и величина межатомного взаимодействия в сплаве, что влияет на подвижность дислокаций. Так, при легировании может увеличиваться плотность дислокаций, вызванная изменением энергии дефектов упаковки (см. 1.5.3), меняется время релаксации вакансий и, как следствие, их избыточная концентрация. Значения констант диффузии и упругости, условия протекания фазовых превращений и в конечном итоге прочность твердого раствора, безусловно, связаны с легированием. Часто легирование сопровождается повьппением сопротивления твердого раствора пластической деформации, поскольку при его образовании более вероятным является множественное скольжение дислокаций по нескольким плоскостям вместо единичного. Так, легирование железа марганцем способствует образованию мартенситной структуры марганцевого феррита, повышению плотности дислокаций и. [c.147]

Понятие о прочности металлов в микрообъемах связано с представлением о механизме гидроэрозии. Многочисленные исследования показывают, что сопротивляемость металлов разрушению при микроударном воздействии определяется не обычными механическими свойствами, а прочностью отдельных микроучастков, т. е. эрозионной стойкостью (или прочностью). Она зависит от природы металла, его структуры, кристаллической решетки и дислокационного строения. Металлы и сплавы с высокими прочностными характеристиками могут оказаться нестойкими в условиях микроудар-94 [c.94]

Рябошапка К.. П. Анализ возможностей рентгенографического определения дислокационных структур деформированных твердых тел // Физика прочности и пластичности металлов и сплавов.— Куйбышев, 1981.—С. 112—115. [c.315]

Е. Д. Щукин и В. И. Лихтман (1958, 1959) высказали следующее предположение относительно механизма хрупкого разрушения тел, имеющих произвольные дислокационные неоднородности. При разрушении металлов наблюдаются две основные стадии. На первой из них происходит зарождение и развитие равновесных трещин под действием скалывающих напряжений в местах с высокой концентрацией напряжений. На второй стадии трещины под действием нормальных напряжений переходят от равновесного состояния к спонтанному распространению по всему сечению монокристалла. Эти оба процесса, естественно, облегчаются при понижении свободной поверхностной энергии в результате внедрения поверхностно-активных частиц внутрь кристалла по дефектным участкам структуры. Такая модель мoжeт служить теоретическим обоснованием известного опытного факта о постоянстве произведения нормальных и скалывающих напряжений при хрупком разрыве, что позволяет выбрать эту величину произведения в качестве меры прочности монокристалла. [c.440]

К о с т е ц к и й Б. И., Колесниченко Н. Ф., Бормашен-к о А. И. Исследование дислокационной структуры при внешнем трении металлов. Материалы V межвузовской конференции по проблеме прочности и пластичности металлов. Петрозаводск, Изд-во Петрозаводского университета, 1967. [c.21]

Величина этого критерия прочности для чистых металлов обусловливается значе-ниямия Тр ц X /г - Если рассматривать дислокационную структуру в виде объемной сетки, пронизывающей зерно, и отрезков прямо- и криволинейной формы, расположенных по границам зерен, тс можно с большой достоверностью предположить, что длины источников дислокаций будут максимальными на границах зерен и блоков, и при этом тем большими, чем крупнее зерно. Поэтому чем мельче зерно, тем больше предел упругости. [c.379]

Основными факторами, определяющими жаропрочность металлов, являются температура плавления, прочность межатомных связей, процессы диффузии и структура. Большое внимание уделяется также дислокационным реакциям н диффузионным перемещениям атомов при ползучести н разрушении, а также взаимодействию металла с окружающей средой. Наконец, необходимо учитывать температуры рекристаллизации и фазового пре-вращепия. В момент фазового (полиморфного) превращения повышается подвижность атомов и, как следствие, снижаются прочностные характеристики, в частности предел текучести. [c.13]

Вопрос о механизме упрочнения аустенита при мартенситных у - а у превращениях до сих пор еще нельзя считать окончательно выясненным. Известно, что упрочнение металлов и сплавов при той или иной обработке зависит от плотности дислокаций, характера их распределения и состояния тонкой структуры кристаллической решетки - величины фрагментов и блоков, угла их разориентировки [22], Эти характеристики в известной мере связаны между собой, так как границы блоков и фрагментов имеют дислокационную природу. Чем вьш1е дисперсность и разориенташя элементов тонкой структуры, чем больше в них плотность дислокаций, тем сильнее сопротивление решетки пластической деформации, тем выше прочность. [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...