Упрочнение за счет препятствий

Упрочнение за счет препятствий [c.289]

Границы зерен, как известно, служат эффективным препятствием для распространения деформации от зерна к зерну, что определяет градиент деформации, ее неоднородность, изгиб зерен у границ, приводит к резкому повышению по сравнению с монокристаллами предела упругости (текучести) и значительному упрочнению [5, 9, 252]. Причем за упрочнение поликристаллических металлов ответственны в основном два эффекта барьерный — упрочняющая роль границ зерен как мощных препятствий для движущихся дислокаций и развитие множественного скольжения в каждом зерне поликристалла, связанное с необходимостью выполнения условия Мизеса [14, 15, 45, 252] (см. гл 1). Учитывая, что различно ориентированные соседние зерна в поликристаллах деформируются при совместном взаимодействии, указанные эффекты обеспечивают сплошность (непрерывность) границ зерен в процессе пластической деформации. В целом упрочнение за счет эффекта усложнения скольжения и барьерного эффекта зависит от типа решетки и определяется структурой материала, размером зерна, схемой напряженного состояния, условиями испытания [14, 252]. [c.114]

При дальнейшем относительном смещении тел оттесняемый твердыми неровностями материал начинает формироваться п стружку (рис. 28,6). Однако ее образованию препятствует поверхность контртела. Оттесняемый материал заполняет пространство между микронеровностями, что может привести к росту размеров отдельных пятен касания. В зоне контакта материал будет более прочным, чем лежащие ниже слои за счет упрочнения материала. Поэтому при последующих смещениях тел пластическая деформация будет возникать на некоторой глубине от зоны контакта в еще неупрочненных слоях. [c.90]

Пластическая деформация металлов в холодном состоянии происходит за счет сдвига по плоскостям скольжения отдельных частиц кристаллов друг относительно друга или вследствие поворота одной части кристаллической решетки в положение, симметричное другой ее части (двойникование). При сдвиге отдельных частей металла по поверхности скольжения образуется слой с искаженной кристаллической решеткой и мелкими осколками зерен, создающими шероховатость по поверхности сдвига, которая препятствует дальнейшему перемещению зерен. Таким образом, пластическое деформирование в холодном состоянии упрочняет металл. Это упрочнение называется наклепом. Результат упрочнения выражается в том, что предел прочности и твердость металла повышаются, а пластичность снижается. [c.402]

Нуль-мерные упрочнители имеют очень малые размеры одного порядка во всех трех измерениях. Ими являются дисперсные частицы карбидов, оксидов нитридов и др. В дисперсно-упрочненных материалах несущим компонентом, воспринимающим нагрузки, является матрица. Дисперсные частицы препятствуют движению дислокаций при деформировании материала, за счет чего и происходит упрочнение. Поэтому дисперсно-упрочненные материалы имеют металлическую матрицу. Эти материалы характеризуются высокими показателями длительной прочности и сопротивления ползучести и применяются в качестве жаропрочных. [c.260]

Однако основной фактор, влияющий на высокую жаропрочность, сплавов,— это дисперсионное твердение за счет выделения при старении после закалки частиц -фазы. При этом когерентность решетки частиц 7-фазы и матрицы сохраняется до высоких температур и приводит к появлению значительных упругих напряжений, препятствующих перемещению дислокаций, а также задержке укрупнения частиц. Упорядочение у -фазы способствует дополнительному упрочнению, затрудняя перерезание частиц дислокациями, вследствие повышенной энергии возникающих антифазных границ. Жаропрочные свойства никелевых сплавов зависят от размера зерен влияние увеличения размера зерен на повышение долговечности и сопротивление ползучести — надежно установленный факт. В последнее время большое внимание уделяется исследованиям влияния границ зерен матрицы на жаропрочность сплавов. Установлено [352], что малые добавки бора могут увеличивать долговечность в 13 раз, а длительную прочность — до 2 раз. Такое влия- [c.229]

Так как упрочнение достигается за счет торможения дислокаций продуктами распада, в том числе полями упругих напряжений в матрице вокруг выделений при перерезании или огибании выделений дислокациями, то с точки зрения получения наибольшего упрочнения предпочтительно образование ЗГП и промежуточных фаз. Выделения стабильных фаз некогерентны матрице, не имеют полей упругих напряжений, а расстояния между ними сравнительно велики. Это делает возможным значительно более легкое огибание таких препятствий дислокациями. [c.10]

Пластическую деформацию деталей производят как в холодном, так и в горячем состоянии в специальных приспособлениях на прессах. При обработке деталей в холодном состоянии пластическая деформация происходит за счет сдвига отдельных частей кристаллов друг относительно друга по плоскостям скольжения. При сдвиге кристаллов происходит искажение кристаллической решетки и образование на плоскостях скольжения мелких осколков кристаллов, которые создают шероховатость, препятствующую дальнейшему перемещению кристаллов. Таким образом пластическая деформация металла в холодном состоянии упрочняет металл. Это явление упрочнения металла при деформации в холодном состоянии получило название наклепа. В результате наклепа повышается предел прочности и твердость металла, а его пластические свойства понижаются. [c.127]

Элементы внедрения несколько повышают жаропрочность за счет упрочнения твердого раствора, а также способствуют старению под напряжением. В некотором интервале температур атомы элементов внедрения диффундируют к дислокациям и блокируют их, препятствуя ползучести и повышая длительную прочность. Рис. IV. 63 иллюстрирует влияние элементов внедрения на прочность на примере тантала с различным содержанием азота и кислорода. [c.472]

Повышение жаропрочности сталей достигается путем предотвращения или затруднения деформации при возможно более высоких температурах. Для этого стремятся воспрепятствовать зарождению элементарных актов пластической деформации упрочнением межатомных связей в матрице твердого раствора рациональным легированием, а также созданием препятствий для движения дислокаций за счет большого числа мелкодисперсных включений вторичных и третичных фаз или созданием устойчивой субструктуры [7, 69, 114, 115]. [c.67]

Если пластическая деформация состаренного метал ла не приводит к разблокировке дислокаций, то деформация осуществляется возникновением новых дислокаций. Следовательно, старые заблокированные дислокации, не участвуя в процессе пластической деформации, служат препятствием для перемещения новых дислокаций, приводя тем самым к упрочнению. Таким образом пластическая деформация состаренной стали приводит к увеличению общей плотности дислокаций в основном за счет возникновения новых , а следовательно, и к упрочнению. Это прежде всего должно приводить к повышению сопротивления малым пластическим деформациям. Увеличение сопротивления пластической деформации можно объяснить тем, что новые дислокации образуются в объемах не подвергавшихся интенсивной деформации. Такие участки, естественно, представляют места, где скольжение было затруднено, а значит, зарождение в них дислокаций требует повышенного напряжения. [c.174]

Эти кристаллы имеют и ту особенность, что, образуясь при более низкой температуре, чем первичные р-кристаллы, они гораздо мельче. Поскольку укрупнение их может происходить только при длительном пребывании при повышенной температуре, когда они могут расти за счет диффузионного поступления к ним атомов образующих компонентов, их размер тем меньше, чем меньше время пребывания при повышенной температуре, т. е., чем больше скорость охлаждения. Правда, при очень большой скорости охлаждения можно переохладить до нормальной температуры твердый а-раствор с максимальной концентрацией растворимых атомов Б. Но такой перенасыщенный твердый раствор неустойчив и может разлагаться со временем с выделением очень мелких дисперсных частиц Рвт фазы. При таком старении сплава выделяющиеся дисперсные частички вторичной фазы препятствуют движению дислокации, что может способствовать его упрочнению, а также повышению хрупкости. [c.52]

При знакопеременных нагрузках группы -дислокаций в плоскостях скольжения движутся то в одном, то в другом направлении, при этом повышается вероятность накопления значительного числа дислокаций на ограниченном участке. Как мы видели в 183, если число дислокаций, собравшихся около препятствия, достаточно велико, в материале может возникнуть трещина. Накопление дислокаций около препятствия представляет собою локальное упрочнение материала, образование трещины снимает это упрочнение при следующих циклах в той же плоскости скольжения сдвиг происходит беспрепятственно, новые дислокации как бы стекают в трещину, которая за счет этого растет. [c.417]

Теоретическая прочность твердых тел Прочность реальных кристаллов Сопротивление кристаллической решетки движению дислокаций ф Упрочнение за счет препятствий Термическая стабильность барьеров Мартенсит-ная структура стали и прочность Химическая и структурная неоднородность и механические свойства титановых сплавов Высокая прочность и композиционные материалы Нитевидные кристаллы Механизм упрочнения композиций, армированных непрерывными и короткими волокнами % Материаль , получаемые однонаправленной кристаллизацией [c.279]

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]

Причиной радиационного упрочнения и охрупчивания является ограничение подвижности дислокаций радиационными дефектами или снижение сопротивления отрыву из-за стимулированного радиацией перераспределения и обогащения примесями внутренних микроповерхностей (границ зерен, субзерен, комплексных радиационных дефектов). Радиационное охрупчивание по" второму механизму имеет место в железе и сталях перлитного класса, загрязненных фосфором, сурьмой, оловом, мышьяком. Никель и марганец способствуют, а молибден препятствует сегрегации этих примесей и, следовательно, радиационному охрупчиванию,, Медь, марганец и никель усиливают упрочнение и охрупчивание указанных материалов за счет увеличения плотности комплексных радиационных дефектов. За меру радиационного охрупчивания корпусных сталей перлитного класса обычно принимают прирост критической температуры хрупкости (табл. 8.46). [c.301]

Подавляюш,ее термоциклическое деформирование способно ускорить (по сравнению с ползучестью) процесс упрочнения в теле зерна за счет повышения плотности дислокаций и образования полигональной субструктуры. Вследствие динамического деформационного старения, характерного для циклического деформирования при высокой температуре, должно происходить более интенсивное упрочнение тела и границ зерен выделениями мелкодисперсной второй фазы, увеличиваться сопротивление отрыва дислокаций от препятствий и тормозиться их движение. [c.54]

Повышение прочностных характеристик металлов и сплавов в общем случае достигается за счет создания в кристаллической решетке различного рода препятствий, затрудняющих перемещение дислокаций, т. е. осуществление пластической деформации. Поэтому независимо от способа упрочнения (легирование, наклеп, дисперсионное твердение и т. п.) рост прочности, естественно, сопровождается уменьшением пластичности. Степень снижения пластичности зависит от способа упрочнения. Попытка повышать прочность стали только за счет легирования приводит к значительному снижению пластичности и вязкости при достижении предела текучести около 60 кгс/мм [26]. Повышение прочности стали с сохранением достаточно высокой пластичности возможно за счет применения улучшающей термической обработки. Тем не менее, при са-1Лых оптимальных методах упрочнения снижение пластичности и вязкости — закономерное явление. [c.85]

Метод упрочнения путем образования внутри металлической матрицы высокодисперсных частиц тугоплавкой фазы при внутреннем окислении включает окислительный отжиг порошка сплава, представляющего собой твердый раствор металла, образующего трудновосста-навливаемый тугоплавкий оксид, в металлической матрице, оксид которой должен легко восстанавливаться. Если металл матрицы не образует оксидов, то уже на этой стадии образуется его смесь с фазой-упрочнителем, которую прессуют, спекают и обрабатывают давлением. Если на поверхности матрицы образуется пленка оксида, препятствующая диффузии кислорода внутрь частицы, то после проведения окислительного отжига порошок нагревают в инертной среде и оксидная фаза-упрочнитель образуется за счет кислорода оксида матрицы для удаления не разложившихся оксидов матричного металла порошок можно дополнительно обработать в восстановительной среде. Скорость диффузии кислорода в матрице должна быть возможно большей по сравнению со скоростью диффузии атомов металла, образующего тугоплавкий оксид, а энергия образования тугоплавкого оксида по абсолютной величине должна быть значительно больше энергии образования оксида металла матрицы. Только при таких условиях достигаются высокая дисперсность частиц тугоплавкого оксида и равномерное его распределение в матричном металле. Полученную смесь порошков основного металла и оксидной фазы-упрочнителя прессуют и спекают, после чего заготовки обрабатывают давлением. [c.172]

В работе [127] фазовый наклеп приводил к изменению свойств аустенита. Имеются и ярутие данные, подтверждающие существование наклепа при а -> 7-превращении, в том числе и в условиях медленного нагрева. При этом, как отмечает М.А. Штремель, явление фазового наклепа следует понимать как возрастание плотности дислокаций, которое может и не сопровождаться заметным упрочнением. Высокая температура не препятствует возникновению дислокаций при фазовом наклепе, она лишь создает благоприятные условия для их последующей аннигиляции. На основании изложенного можно утверждать, что происхождение высокой плотности дефектов в аустените после завершения фазового превращения обусловлено, во-первых, их наследственной передачей из а-фа-зы и, во-вторых, дополнительным генерированием за счет фазового наклепа при а -> 7-превращении. Очевидно, дислокации будут зарождаться на границе раздела а- и 7-фаз и накапливаться вблизи фронта а -> 7-превращения вследствие значительных искажений, возникающих вблизи поверхности раздела фаз из-за разности их удельных объемов. [c.113]

Наличие хрома, и особенно марганца, увеличивает растворимость азота в стали. Кроме твердорасгворного упрочнения азот повышает прочность аустенитных сталей за счет воздействия на их дислокационную структуру, при этом образуются зоны с упорядоченной структурой, наряду с неупрочненной матрицей. Повышая стабильность аустенита при высоких температурах, азот препятствует образованию 6-феррита. [c.614]

Дисперсное упрочнение реализуется в порошковой металлургии, когда к металлу-основе добавляют порошок заранее приготовленной фазы-упрочнителя, не взаимодействующей с матрицей (например, ТЬОг к вольфраму). Затем эту смесь порошков подвергают обработке и получают материал, структура которого состоит из зерен матрицы с равномерно распределенными в ней включениями избыточной фа.зы. Дисперсионно- и дис-персноупрочненные материалы обладают, как правило, более низкой пластичностью, чем неупрочненная матрица, О механизме упрочнения сплавов за счет частиц избыточных фаз уже говорилось выше (см. 2 гл. III и 3 гл, V). Эти частицы пересекают плоскости скольжения дислокаций матрицы и препятствуют их перемещению. Если частицы дисперсны, близко расположены друг от друга и когерентны матрице, то дислокации могут проходить через них — происходит перерезание частиц (рис. 79, а). Если же частицы некогерентны матрице и достаточно далеки друг от друга, то дислокации проталкиваются между ними, оставляя петли вокруг частиц (см, рис. 79, б). Напряжение, необходимое для такого проталкивания [c.171]

Физическая картина наблюдаемого явления состоит в следующем. Первый пропуск шарика, связанный со значительной пластической деформацией испытуемого металла (меди), вызывает и некоторую упругую деформацию, которая,восстанавливаясь после прохождения шарика, препятствует второму пропуску.В результате второго пропуска некоторая часть упруго деформации релаксационно переходит в пластическую, что соответственно снижает усилие для третьего пропуска, и т. д. Таким образом, от пропуска к пропуС у в результате релаксации упругих напряжений увеличивается пластиче-С хая составляющая деформации за счет упруго до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное, ул е не релаксирующее при дальнейших пропусках упругое напряжение, отвечающее пределу упругости упрочненного поверхностного слоя отверстия. [c.88]

Значительное повышение прочности хромо-никельмарганцевых аустенитных сталей достигается за счет легирования азотом, образуюш 1м, как и углерод, твердые растворы внедрения. Растворимость азота в у-железе при температуре 830 °С составляет 0,027 %. Наличие хрома и особенно марганца увеличивает растворимость азота в стали. Кроме твердорастворного упрочнения азот повышает прочность аустенитных сталей за счет воздействия на их дислокационную структуру, при этом образуются зоны с упорядочненной структурой наряду с неупрочненной матрицей. Повышая стабильность аустенита при высоких температурах, азот препятствует образованию б-феррита. [c.202]

Метод упрочнения металла путем образования внутри матрицы высокодисперсных частиц тугоплавкой фазы при внутреннем окислении заключается в следующем. Исходный материал порошок сплава, представляющий собой твердый раствор металла, образующего трудновосстанавливаемый тугоплавкий окисел, в металлической матрице, окисел которой должен легко восстанавливаться, отжигают в окислительной среде. Если металл матрицы не образует окислов, то уже и а этой стадии образуется трудновосстанавливаемый окисел металла фазы-упрочнителя, и порошок после окисления можно прессовать, спекать и обрабатывать давлением. Если на поверхности матрицы образуется пленка окисла, препятствующая диффузии кислорода внутрь частицы, то после окисления порошок нагревают в инерт ной среде, и тугоплавкий окисел образуется за счет кислорода окисла матрицы. [c.470]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...