Несовершенства в строении кристаллов

Несовершенства в строении кристаллов [c.81]

На порошковых сплавах, содержащих от 4 до 15% Мп, удалось проследить механизм формирования структуры а-мартенсита по реакции у-ьа и постепенное накопление несовершенств в строении а-мартенсита по мере увеличения его количества, образующегося по реакции у->г- сс (рис. 124, в, г). Это еще одно подтверждение возможности такого перехода. Необходимо отметить, что ориентация мелкодисперсных кристаллов а-мартенсита по плоскостям (111) аустенита наблюдается при меньших, чем в литых сплавах концентрациях марганца левее тройной точки, хотя дилатометрический метод не улавливает двойного 7 >-->е- а-перехода. [c.309]

Характер и степень нарушения правильности или совершенства кристаллического строения определяют в значительной мере свойства металлов. Поэтому необходимо рассмотреть встречающиеся несовершенства кристаллического строения или, что то же самое, строение реальных кристаллов. [c.28]

В реальных кристаллах вследствие различных несовершенств их строения свойства существенно отличаются от свойств, определенных теоретически (рис. 1.8). Так, например, экспериментально установленная величина критического сопротивления деформации (сдвигу) отличается на несколько порядков от теоретической величины, рассчитанной по формуле. [c.16]

Несовершенства строения кристаллов влияют на энергетическую неустойчивость кристаллической системы в целом. В наибольшей степени несовершенства строения проявляются в бездиффузионных процессах при самопроизвольной перестройке кристаллической решетки. Поскольку несовершенства строения характеризуются повышенной величиной свободной энергии и их передвижение, как указывалось ранее, в зависимости от типа кристаллической решетки также обусловлено энергетическими факторами, большое значение в установлении наиболее оптимальных в энергетическом отношении способов перестройки решетки кристаллов играют дислокации. Винтовая дислокация, например, на поверхности кристалла стимулирует кристаллизацию с минимальными затратами энергии по сравнению с кристаллизацией на идеально плоской грани. [c.26]

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]

В таком случае приложение нагрузки т (меньшей предела текучести) к металлу, имеющему несовершенства кристаллического строения, вызовет неоднородное распределение внутренних напряжений в очагах локального плавления приложенное напряжение преобразуется в гидростатическое давление (фазовое состояние близко к жидкому, дальний порядок отсутствует) а в остальной части кристалла напряжение в элементарных объемах подчиняется законам упругости твердого тела. Таким образом, в местах дефектов структуры типа дислокаций возможно равенство т = Р. Например, в работе [16] при вычислении свободной энергии вакансий постулируется справедливость этого соотношения для некоторых областей материалов . [c.28]

В более общем случае при объяснении упрочнения исходят из возможности образования решетки дислокаций вследствие наличия полей напряжений, окружающих каждое такое несовершенство строения кристалла. Если бы дислокации при движении не встречали препятствий, то при одном и том же [c.111]

Несовершенства (дефекты) строения реальных кристаллов металла. Описанная в предыдущем разделе кристаллическая решетка является идеальной. На основе физики твердого тела теоретически найдены механические характеристики, которые должны быть у кристаллов строго идеальной структуры. Сопоставление этих характеристик с обнаруживаемыми в опыте показывает значительное (в десятки и даже в сотни раз) превышение теоретическими значениями опытных. Последнее расхождение объясняется тем, что в реальных кристаллах всегда имеются отклонения от идеального характера атомной решетки, называемые несовершенствами или дефектами строения кристаллов ). Известны различные типы дефектов классификация их дана в табл. 4.3. [c.233]

Кристаллическое строение описывается с помощью пространственной кристаллической решетки, которая представляет собой закономерное расположение бесконечного множества точек, отвечающих центрам, вокруг которых колебались бы атомы в реальном кристалле. Каждая точка при этом имеет одинаковое окружение. (Понятие кристаллическая решетка представляет собой способ геометрического изображения, удобный для описания симметрии реальных кристаллов. Под кристаллической структурой подразумевается расположение атомов и молекул, отвечающее реальному кристаллу. Так как реальный кристалл содержит большое число несовершенств, то в таком кристалле не обязательно соблюдается идентичное расположение атомов — об этом подробнее см. дальше.)- [c.37]

В настоящее время установлено, что реальные кристаллы металлов, в отличие от идеальных, обладают рядом структурных несовершенств или дефектов, т. е. отклонений от правильного геометрического строения. Оказалось, что многие очень важные механические и физические свойства и процессы, происходящие в структуре металлов, тесно связаны с несовершенствами (дефектами) строения их кристаллов, которые обычно разделяют на три группы — точечные, линейные и поверхностные. [c.20]

Следует иметь в виду, что внутри образца границы зерен, т. е. участки непосредственного контакта между отдельными кристаллитами, имеют ничтожно малую величину, определяемую разностью ориентаций разделяемых ею кристаллов при выявлении же строения материала на поверхности сказывается наличие несовершенств в приграничном участке. [c.94]

Современные методы исследования строения кристалла позволили установить, что в строении реального кристалла металла имеются дефекты. Дефекты или несовершенства внутреннего кристаллического строения реальных металлов принято делить на точечные, линейные и поверхностные. Точечные дефекты малы во всех измерениях. Линейные дефекты охватывают в длину многие ряды атомов, однако их протяженность в двух других направлениях, поперек линии распространения дефектов, очень мала. Поверхностные дефекты малы лишь в одном измерении. [c.15]

Наличие дислокаций и несовершенство кристаллов, с одной стороны, оказывают ослабляющий эффект на металл, а при определенных условиях дефекты могут упрочнять металл- Упрочняющий эс )фект обусловлен взаимодействием дислокаций друг с другом и с различными несовершенствами кристаллического строения. Сущность процесса упрочнения состоит в торможении дислокаций, создании препятствий для их перемещения. [c.12]

Для сварных соединений важно, что по границам зерен диффузионные процессы идут активнее, чем по телу зерна, что связано с большей плотностью несовершенств кристаллического строения по границам зерен. В результате этого сосредоточение по границам зерен различного рода примесей и, прежде всего, углерода, водорода и серы определяет возможность значительного изменения свойств металла этих зон, их поведения при деформации и разрушении. Состояние границ зерен для сварных соединении имеет большее значение, чем для свариваемого металла в связи с наличием крупных литых кристаллов в металле шва и выросшего зерна в околошовной зоне. [c.61]

Модуль упругости Е практически не зависит от химического состава и термической обработки стали. Приведенный здесь предел прочности установлен экспериментальным путем. Он во много раз (в 100 раз и более) меньше теоретических значений, подсчитанных исходя из сил межатомных связей. Это объясняется отклонением строения реальных кристаллов металла от идеального строения кристаллических решеток, т. е. несовершенством (дефектами) кристаллических решеток реальных металлов. Наибольшее влияние на снижение прочности металла оказывают [c.37]

Процесс состоит из зарождения центров кристаллизации (зародышей) аустенита и постепенного роста кристаллов аустенита вокруг этих центров. Центры кристаллизации (зародыши) аустенита прежде всего образуются на поверхности раздела феррита и пластинок или зернышек цементита. Поэтому первые участки аустенита (темные точки на фиг. 109, а) появляются на границах зернышек цементита в феррите, в дальнейшем участки аустенита увеличиваются (фиг. 109, б и в). Это объясняется тем, что в пограничных областях между частицами цементита и ферритной основы сосредоточивается большое количество дислокаций, вакансий, промежуточных атомов, атомов примесей и других несовершенств строения решетки, а также имеется избыток свободной поверхностной энергии. Все это наряду с близостью цементита создает здесь благоприятные условия для диффузии углерода и образования аустенита. Образующийся при этом аустенит имеет около 0,8% углерода. [c.180]

В точке М н приложенное напряжение должно достичь, значения предела текучести аустенита, чтобы вызвать превращение, и в процесс включается пластическая деформация. При более высоких температурах (в температурном интервале между М° и Мд) напряжение превращения превышает предел текучести аустенита. Напряжение превращения при температуре, близкой к Мц, превышает напряжение, необходимое для осуществления скольжения в матрице. Мартенситное превращение обеспечивается при этой температуре напряжениями, развивающимися в образце за счет пластической деформации. Такая деформация создает необходимую для превращения концентрацию-напряжений, которая и вызывает образование мартенсита деформации. Сдерживающая сила мартенситного превращения определяется упругими характеристиками и пределом текучести собственно твердого раствора, характеризующего силы межатомной связи в кристалле, и структурными параметрами аустенита характером субструктуры, дисперсными выделениями в матрице, плотностью дефектов кристаллического строения, степенью сегрегации примесных атомов на несовершенствах. Выше температуры Мд мартенсит деформации не образуется. [c.95]

А. X. Коттреллом [6] и развитых другими авторами [4, 13—17]. В сравнении с кристаииизацией жидкости основными особенностями фазового превращения в анизотропной твердой среде являются 1) определенная связь между кристаллографическими ориентировками исходной фазы и зародышей новой фазы 2) возникновение внутренних напряжений и деформаций при образовании и росте зародышей новой фазы 3) значительно меньшая диффузионная подвижность атомов 4) наличие несовершенств в строении реальных кристаллов и поликристаллов (в виде точечных и линейных дефектов, границ блоков, двойников, плоскостей сдвига и границ зерен), а также наличие химической неоднородности (в сплавах). [c.13]

Из изложенного следует, что зародыши, особенно в том случае, когда объемные изменения при превращении значительны, будут преимущественно возникать на свободных поверхностях (поры, субмикроскопичес-кие трещины), где деформация матрицы отсутствует (Е=0), или в местах кристалла, которые из-за несовершенств в своем строении не выдерживают больших напряжений (происходит пластическая деформация, приводящая к уменьшению Е). Такими местами в первую очередь являются границы зерен, субзерен, межфазные поверхности раздела, скопления дислокаций, места локального искажения решетки за счет внедренных атомов и т.д. [c.28]

Можно высказать следующие предположения относительно отмеченного эффекта. Известно, что в кристалле с равномерно распределенным растворенным элементом при наличии дислокаций возникает поток атомов этого элемента по направлению к дислокационным линиям, вследствие чего вокруг дислокаций создаются коттрелловские облака . Поскольку аустенит может наследовать дефекты деформированной а-фазы, можно ожидать образования на них сегрегаций углерода. Б межкритичес-ком интервале наличие таких сегрегаций должно затруднять процесс выделения феррита. Это связано с тем, что в присутствии дислокаций образование зародышей новой фазы преимущественно происходит именно на них [ 54]. Однако выделение малоуглеродистой а-фазы на дислокациях, обогащенных углеродом, естественно, затрудняется. Длительное сохранение неравновесного соотношения феррита и аустенита можно объяснить смещением кривых фазового равновесия при наличии несовершенств кристаллического строения за счет повышения термодинамического потенциала фаз и реализации в связи с этим квазиравновесных состояний. [c.58]

Таким образом, причиной низкой прочности реальных металлов является наличие в структуре материала дислокаций и других несовершенств кристаллического строения. Получение бездисло-кационных кристаллов приводит к резкому повышению прочности материалов (рис. 1.10). [c.13]

ТЕРМОМЕХАПИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ — совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения, в результате к-рых формирование структуры металлич. сплава происходит в условиях повышенной плотности и соответствующего распределения несовершенств строения, обусловленных пакленом. Несовершенства строения кристаллов влияют па механизм и кинетику фазовых и структурных превращений при термич. обработке. Одиим из осн. методов создания несовершенств строения является наклеп. Поэтому целесообразно соединение в единую технологич. схему пластич. деформации и фазовых (структурных) превращений. Т.о.м. может быть применена во всех случаях, когда возможны полиморфные превращения превращения в твердом растворе, связанные либо с изменением растворимости одного компонента в др., либо с изменением корреляции изменеиия структуры при пластич. деформации (создание нолигонизованной структуры). [c.315]

Приведенные здесь пределы прочности установлены экспериментальным путем. Они во много раз (в 100 раз и более) меньше теоретических значений, подсчитанных исходя из сил межатомных связей. Это объясняется отклонением строения реальных кристаллов металла от идеального троения криеталляческих решеток, т. е. несовершенством (дефектами) кристаллических решеток реальных металлов. Наибольшее влияние на снижение прочности металла оказывают чисто геометрические нарушения идеального строения кристаллов, называемые дислокацией. Другие нарушения (атомные пропуски—вакансии, расположение чужеродных атомов в межузлнях решетки и т. д.) незначительно влияют на прочность металла., [c.35]

Технические металлы состоят из большого количества кристаллов (зерен), т. е. являются поликриста л-л и ч е с к и м и. Кристаллы (зерна) в поликристаллическом металле не имеют правильной формы и идеально правильного расположения атомов. В них встречаются различного рода несовершенства кристаллического строения, которые оказывают большое влияние на свойства. [c.10]

МИКРОНАПРЯЖЕНИЯ — внутренние напряжения, существующие в кристаллах в отсутствие внешних сил и уравновешенные в объемах, малых по сравнению с объемом всего тела. Источники М. — несовершенства кристаллич. строения точечные дефекты и пх скопления, дислокации и т. п. Расчет М., осуще-ствляе№щ с помощью теории упругости, показывает, что дислокации — наиболее важные источники медленно убывающего дальнодействующего поля М. (напряжения от дислокаций убывают обратно пропорционально расстоянию г от ее центра, в то время как напряжения от линейной цепочки точечнглх дефектов убывают как I//- , а от скопления точечных дефектов сферич. формы — как 1/т и т. д.). [c.233]

Несовершенства кристаллического строения металлов несомненно снижают большую прочность поликристаллов, так как скопления их создают очаги, где в первую очередь, уже при небольших приложенных усилиях начинается разрушение. К тому же для большинства металлов пластическое течение начинается при напряжениях, которые в несколько раз ниже теоретических. Может показаться, что само определение теоретической прочности ошибочно и не представляет практического интереса. На самом деле это не так. В специальных условиях удается выращивать нитевидные монокристаллы многих металлов, в том числе и железа, с правильным кристаллическим строением, близким к идеальному. Эти кристаллы, часто называемые в литературе усами , имеют диаметр несколько микрометров и длину — несколько миллиметров. Нитевидные кристаллы, отличающиеся почти идеальной правильностью строения, показали при испытаниях на растяжение весьма высокую прочность. Для чистых металлов были получены следующие значения о, кПмм Ре—1337 Си—311 Ag—176 1п—225. и значения сравнимы с теоретическими. Из сопоставления теоретической и технической прочности становятся очевидными неисчерпаемые возможности повышения прочности металлов и сплавов. [c.31]

В последние годы в промышленности получили распространение низколегированные стали, прошедшие термомеханическую обработку (ТЛЮ). Характерной особенностью ТМО является пластическое деформирование металла до или в процессе полиморфного 7 -> а-превращения с целью резкого повышения плотности несовершенств кристаллического строения — дислокаций, вакансий, дефектов упаковки, мало- и высокоугловых границ, способствующих соответствующему увеличению дисперсности конечной структуры и субструктуры металла. Разновидностью ТМО является контролируемая прокатка (КП) — высокотемпературная обработка низколегированной стали, отличающаяся тем, что нагрев под обработку давлением и режим пластического деформирования выбирают такими, чтобы получить высокодисперсные рекристаллизованные зерна аустенита. При дальнейшем охлаждении металла из аустенитного состояния образуются многочисленные зародыши а-фазы, а дисперсные карбиды препятствуют росту ферритных кристаллов. Ферритные зерна полигонизируются и упрочняются в результате выделения сверхмелких карбонитридов. [c.226]

Реальные кристаллы в связи с технологией их получения, в основном условиями кристаллизации, имеют ряд несовершенств в своем строении незаполненные узлы ( дырки в кристаллической решетке) искажения, вызванные наличием посторонних частиц (в частности различных примесей) единичные или систематизированные отклонения отдельных частиц от оптимальных взаиморасположений (дислокации, блочные разориентировки). Все это изменяет свойства такого кристалла, в частности его внутрикристал-лнческую прочность, в сравнении с идеально построенным кристаллом. [c.11]

Несовершенства кристаллического строения межкристалличе-ских границ больше чем внутри кристаллов в связи с нарушениями порядка расположения узлов решеток и, как правило, большим количеством атомов инородных веществ — примесей и пр. [c.11]

Дефетщ кристаллической решетки. В строении любого реального кристалла всегда имеются несовершенства (дефекты). Дефекты кристаллического строения подразделяют по геометрическим признакам на точечные, линейные и поверхностные. [c.18]

При наличии несовершенств строения зерно разделяется на блоки и имеет структуру, которая называется микромозаич-ной. Отдельные мозаики повернуты друг относительно друга на небольшой угол (1°). Решетки соседних блоков не совпадают по ориентации, что приводит к нарушению правильности в их строении. Причиной возникновения вакансий и дислокаций при кристаллизации является нарушение правильности порядка присоединения атомов при росте кристалла или разориентации соседних кристаллических решеток. [c.11]

Металл состоит из большого числа кристаллов неправильной формы — зерен. Границы между отдельными зернами чистого металла служат местами скопления дефектов строения кристаллической решетки. При переходе от одного зерна металла к другому меняется направление кристаллической решетки. По границе между зернами имеется слой из атомов, принадлежащих частично кристалической решетке одного зерна, частично решетке другого. Причем, чем больше разница в ориентировке соседних зерен, тем больше несовершенств по границе между ними. Толщина пограничного слоя в чистых металлах порядка двух параметров кристаллической решетки. Атомы примесей в чистых металлах стремятся расположиться преимущественно по границам зерен, где кристаллическая решетка уже имеет несовершенства строения и где появление инородного атома вызывает меньшие дополнительные искажения. [c.18]

Учение о дислокациях получило в настоящее время широкое развитие, подробно разрабатываются вопросы теории, методы выявления несовершенств этого типа и приложения теории к различным вопросам металлофизики и металловедения. Именно эта группа вопросов, с одной стороны, объясняющая особенности строения и свойства реального кристалла, а с другой — оперирующая физико-математическим аппаратом, дала много точек соприкосновения для металлофизиков и металловедов. Основные представления теории дислокаций изложены в специальных монографиях и обзорах, например [16, 17, 19, 49—53, 429] некоторые приложения рассмотрены в главе VHl, поэтому здесь они рассматриваться не будут. [c.71]

Макроскопическое строение пленок. Электроизоляционные неорганические пленки, образующиеся на реальной поверхности подложки, в определенной мере отражают ее гетерогенное строение. Присутствие на этой по верхности различного рода загрязнеиий, топографических и структурных несовершенств может привести к появлению в ЭПП локальных нарушений сплошности или флуктуаций толщины, инородных включений или образований другой фазы, например кристаллов в аморфной пленке. Нарушение состава ЭНП может возникнуть и за счет захвата за-17 [c.259]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...