Кристаллиты (зерна, границы зерен)

Кристаллиты (зерна, границы зерен) [c.101]

Часто необходимы данные о величине образующегося зерна. Существуют сравнительно простые способы определения средней площади зерна или его среднего диаметра. При измерении площади очерчивают группы кристаллитов по границам зерен, определяют планиметрированием очерченную площадь (в мм ) [c.26]

Границы кристаллитов, хотя и становятся менее яркими, однако не претерпевают других изменений. Мелкие зерна немного укрупняются, но большая часть их исчезает. В результате этих процессов образуется структура, состоящая из трех типов зерен крупные вытянутые зерна — кристаллиты, зерна внутри кристаллитов № 3 — № 4 и отдельные мелкие зерна (№ 8) по границам и внутри кристаллитов. [c.151]

Такая зернистая структура сохраняется до 1100° С. При 1150° С образуется новая сетка границ, границы кристаллитов и мелких зерен исчезают. В образовавшейся зернистой структуре уже нельзя выделить резко различные зерна (рис. 2, б), происходит как бы усреднение размеров зерен. [c.151]

Существуют еще два других типа локальной коррозии, часто встречающихся в алюминиевых сплавах — межкристаллитная коррозия и расслаивание. Межкристаллитная коррозия является избирательной коррозией границ зерен (кристаллитов) или тесно примыкающих к ним областей без заметного воздействия на сами зерна или кристаллы. Расслаивание— это слоистая форма коррозии, происходящая вследствие быстрого бокового воздействия вдоль границ зерен или слоистых структур внутри самих зерен, расположенных параллельно поверхности металла. Такое направленное воздействие приводит к расслоению, которое [c.356]

Межкристаллитная коррозия представляет особый вид разрушения сталей, при котором разъеданию подвергаются границы кристаллитов. Коррозия сравнительно быстро распространяется в глубь металла по границам зерен, причем это происходит тем быстрее, чем крупнее зерно аустенита, так как в крупнозернистой стали общая протяженность границ зерен меньше, чем в мелкозернистой [4, 14, 31 ]. [c.62]

Разрушение металла в результате ползучести может происходить по телу зерна или по границам зерен часто наблюдается смешанное разрушение. В одном и том же металле могут наблюдаться разные виды разрушения. При высоких температурах, малых напряжениях и малых скоростях деформации разрушение происходит по границам кристаллитов. Если рабочая температура для данной стали относительно невелика, а напряжение и скорости деформации относительно велики, материал разрушается по телу кристаллитов. Смешанное разрушение происходит при промежуточных значениях перечисленных величин [47, 92, [c.15]

При механическом истирании порошков деформация первоначально локализуется в полосах сдвига, содержащих большое число дислокаций с высокой плотностью. При достижении определенного уровня напряжений эти дислокации аннигилируют и рекомбинируют с малоугловыми границами, разделяющими отдельные зерна на этом этапе истирания уже образуются зерна диаметром 20—30 нм, и их количество растет по мере истирания. На следующем этапе истирания ориентация отдельных кристаллитов друг относительно друга становится случайной вследствие скольжения границ зерен. Такое поведение при истирании типично для ОЦК-металлов и интерметаллидов [107]. [c.39]

Без учета упорядочения можно отметить, что и сплавы на основе Си, и сплавы Т1 — N1 имеют о.ц.к. решетку и характеризуются одинаковым термоупругим мартенситным превращением. Однако упругая анизотропия сплавов Т) — N1 чрезвычайно низка Л =2) [71] по сравнению со сплавами на основе Си. Кроме того, кристаллиты сплавов Си — А1 — N1 имеют размер порядка миллиметра, а зерна сплавов Т1 — N1 на два порядка меньше — несколько десятков микрометров. Таким образом, сплавы Т — N1 имеют такие свойства, которые затрудняют возникновение концентрации напряжений на границах зерен в упругой области. Это можно считать одной из причин очень высокой пластичности сплавов Т - N1. [c.129]

Процессы, происходящие при деформировании поликристалличе-ских тел, в которых кристаллиты разделены границами и имеют плоскости скольжения, различно ориентированные в пространстве, значительно более сложны, так как в поликристаллическом теле деформация одного, отдельно взятого зерна практически невозможна. Любое перемещение атомов в результате скольжения или двойникования обязательно вызывает соответствующие групповые перемещения по границам зерен или в самих соседних зернах. [c.391]

Межкристаллитную коррозию котельного металла нужно рассматривать прежде всего как частный случай электрохимической коррозии, протекающей по границам зерен напряженного металла, находящегося в контакте со щелочным концентратом котловой воды. Появление коррозионных микрогальванических элементов вызывается различием потенциалов между телами кристаллитов, выполняющими роль катодов. Роль анодов выполняют разрушающиеся границы зерен, потенциал которых вследствие механических напряжений металла в этом месте сильно понижен. При известных условиях эти грани служат разрушающимися анодами. При повышенных концентрациях МаОН разность потенциалов между телом кристаллитов и- их гранями достигает при высоких температурах столь заметной величины, что ее достаточно для развития электрохимической коррозии. Таким образом, граничные слои зерен оказываются электрохимически повышенно активными, что и приводит к ускоренному протеканию коррозии по границам зерен между кристаллитами напряженного металла. Начавшись, процесс может усиливаться за счет того, что при наличии больших внутренних, напряжений происходит отделение зерна от зерна по ослабленным границам в результате образуется трещина и котловая вода получает возможность еще глубже протекать в металл, в связи с чем происходит разрыв межкристаллических прослоек металла и дальнейшее распространение межкристаллитной коррозии. [c.167]

Описанный тип тепловых потерь имеет место независимо от того, однородно тело или нет. Если материал неоднороден, имеются дополнительные механизмы, приводящие к тепловым потерям. Так, в поликристаллическом материале соседние зерна могут иметь различные кристаллографические направления по отношению к направлению деформации и вследствие этого получать при деформировании образца напряжения различной величины. Поэтому температура будет изменяться от кристаллита к кристаллиту, вследствие чего будут возникать мельчайшие тепловые потоки через границы зерен. Как и в случае потерь, связанных теплопроводностью при колебаниях консоли, существует нижний предел частот, когда деформации протекают настолько медленно, что изменения объема совершаются изотермически без каких-либо потерь энергии, а также существует верхний предел частот, когда деформации протекают адиабатически, так что снова никаких потерь не происходит. Наибольшие потери имеют место, когда приложенная частота попадает [c.120]

Известно, что в поликристаллическом теле зерна различно ориентированы по отношению направления деформации. При деформировании такого тела напряжения в зернах не одинаковы, а следовательно, возникающая температура в кристаллитах при их деформации будет различной, что приведет к возникновению микроскопических тепловых потоков, протекающих через границы зерен. [c.64]

Теперь посмотрим, как происходит деформация, если воздействовать не на отдельный кристалл, а на образец металла, состоящий из большого множества кристаллитов. Такой образец называют поликристаллическим ( поли по-гречески означает много). Итак, к образцу приложим с торцов растягивающие силы (фиг. 11). Очевидно, в каждом из его зерен может повториться картина сдвигов, описанная раньше для одного кристалла. Кроме того, зерна, вытягиваясь, будут скользить одно по другому. Это вызовет дополнительное искажение атомной решетки по границам зерен, а в результате — общее упрочнение металла. [c.28]

Преимущественные места зарождения подсолидусных трещин — ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наибо-ле выражены чаще всего это участки, прилегающие к зоне сплавления, и поперечные границы зерен в центре шва. С увеличением размеров зерна увеличивается и проскальзывание, а следовательно, и вероятность образования трещин. Добавки в металл легирующих элементов, как правило, увеличивают сопротивление движению вакансий и дислокаций к границам зерен и снижают вероятность образования трещин такого рода. [c.482]

Главная причина межкристаллитной коррозии — выпадение карбидов хрома или нитридов на границах зерен аустенита. Коррозия в этом случае протекает между зернами аустенита, приводя к нарушению связи между кристаллитами и локальному проникновению в глубь металла, В сталях, содержащих 0,03—0,12% С, при нагреве в интервале температур 450—480°С происходит интенсивное выделение карбидов хрома, например СггзСв, и обеднение границ зерен хромом. [c.33]

Как уже неоднократно подчеркивалось, в структуре наноматериалов представлены поверхности раздела (межзеренные границы), что обусловливает необходимость рассмотрения роли ротационных мод и проскальзывания на границах зерен. Электронномикроскопическое исследование на просвет in situ деформации наноматериалов (Си, Ti, Ni, полученных интенсивной пластической деформацией, и сплава Fe —Nb —Си —Si —В, полученного кристаллизацией из аморфного состояния) обнаружило, что наряду со сдвиговыми процессами (активно протекающими при размере зерен более 70 нм) имеет место разворот нанозерен, т. е. проявляются ротационные моды деформации, что является преобладающим при Z- < 30 нм [9]. Ротация зерен и отсутствие дислокаций внутри кристаллитов (L 10 нм) были выявлены с помощью ПЭМ in situ также в пленках золота [5]. Эти наблюдения позволили предложить качественную модель деформации наноматериалов, когда по мере снижения размера зерна возникают кооперативные ротационные моды, т.е. разворачивающиеся зерна как бы подстраиваются друг под друга в направлении действия максимальных скалывающих напряжений и возникает мезоскопический сдвиг вдоль границ нанозерен близкой ориентации. Схематически модель развития такого сдвига показана на рис. 3.26. Наличие таких мезоскопических сдвигов предполагается не только в пластичных наноматериалах, но и в хрупких объектах. [c.87]

Описанные выше исследования выполнены на поликристаллических образцах, поэтому поле напряжений на границах зерен является очень сложным из-за взаимодействия между зернами. В связи с этим неясно, образовалась ли граница зерен, на которой возникла трещина, вследствие взаимодействия кристаллитов, в которых возникла большая концентрация напряжений. Для того чтобы установить причины интеркристаллитного разрушения, необходимо выполнить исследования в состоянии с контролируемой степенью концентрации напряжений, упрощая поле напряжений на границе зерен. В наибольшей степени этому требованию удовлетворяют бикристаллические образцы. Ниже описаны результаты исследований, проведенных именно на них. [c.123]

Как показали исследования, проведенные в работе 1501, эффект, достигаемый многоступенчатой термической обработкой для деформированных сплавов на никелевой основе, объясняется регулированием выделения упрочняющей фазы 511з (Т1А1), ее дисперсности и характера распределения. Неравновесность кристаллизации металла шва и многокомпонентность системы легирования способствует образованию химической неоднородности за счет ликвации и появлению участков, обогащенных легирующими элементами. Это приводит к неравномерному распределению фаз, выпадающих в процессе термической обработки или эксплуатации при высоких температурах. В исходном состоянии после сварки сложнолегированного шва на никелевой основе, легированного молибденом, вольфрамом, титаном и алюминием, интер металл идные и карбидные фазы выделяются крупными фракциями по границам зерен. В поле зерна распределение фаз крайне неравномерно. Обогащенные фазами и примесями границы в этом состоянии обладают при высоких температурах пониженной деформационной способностью, и трещина, зародившаяся под нагрузкой по границе зерна, интенсивно далее по ней развивается. Эгому способствует также кристаллизационная ориентированность кристаллитов сварного шва и значительная протяженность прямых участков границы зерна. Аустенитизирующая термическая обработка ликвидирует ориентационную направленность структуры, зерна в результате ее проведения становятся равноосными. При этом проходит также перераспределение легирующих элементов и диффузионное рассасывание ликвационных участков. Последующее ступенчатое старение способствует более равномерному распределению фаз в матрице. Границы зерен становятся более тонкими (чистыми), чем у металла шва в исходном после сварки состоянии. Это приводит и к изменению характера деформации при длительном разрыве за счет включения в нее не только границ, но и тела зерна. Зародившиеся трещины при этом локализуются и имеют округлую форму, что обеспечивает высокую пластичность при длительном нагружении. [c.246]

Установлено, что на практике для одновременного сдвига одной части кристаллита относительно другой требуются напряжения, в сотни раз меньшие теоретически рассчитанных. Это связано с тем, что в реальных металлах имеются дефекты кристаллической струтоуры. Поэтому скольжение в зернах происходит не одновременно по всей плоскости скольжения, а последовательно, путем перемещения этих дефектов, для чего требуются значительно меньшие сдвиговые напряжения. Несовершенства в строении реальных кристаллитов, например отсутствие атомов или их избыток в решетке, называют дислокациями (см. раздел I). При пластической деформации в металле возникают дополнительные дислокации, происходит их пересечение и накопление на границах зерен, в результате чего образуются осколки кристаллитов. [c.283]

Аналогичный результат был получен и в пленках Ti-Al-B-N. Для того чтобы получить качественное изображение структуры границы раздела, необходимо, чтобы смежные нанокристаллиты имели относительно круттный размер, сопоставимый с толщиной исследуемого участка материала (фольги). На рис. 7.5 показаны два кристаллита TIN со средним диаметром 6 нм. Правое зерно ориентировано близко к оси зоны [001], и наблюдаемый полосчатый контраст в обоих зернах образован плоскостями 100 . Дополнительных межзеренных выделений или прослоек аморфной фазы по границе зерен обнаружено не было, хотя контраст изображения в правой части микрофотофафии свидетельствует о наличии неупорядоченной структуры. Это согласуется с ранее полученными [c.496]

Деформационная анизотропия. Каждое зерно обладает анизотропией свойств, т. е. его свойства различны в разных направлениях. Но поскольку в начальном состоянии образец состоит из большого количества равноосных зерен, кристаллические решетки которых ориентированы Друг относительно друга случайным образом, Б целом свойства образца изотропны, правильнее — квазинэотропны (от латинского quasi — якобы, мнимый). Однако в процессе пластической деформации зерна поворачиваются так, чтобы преимущественные плоскости скольжения совпали с площадками действия Ттах- В результате поликристаллический образец становится похожим на монокристалл, разделенный на кристаллиты границами зерен. Поэтому его свойства уже различны в разных направлениях — в результате пластической деформации возникает деформационная анизотропия. [c.158]

Бейнитное превращение. Превращение аустенита, охлажденного ниже 550° С, вследствие сильно пониженной диффузии начинается с возник1 овения центров зарождения феррита по границам зерен аустенита. Зародыши феррита имеют игольчатую форму и вырастают в кристаллиты феррита, непосредственно связанные кристаллографически с аустенйтом 1111 Г 1110 ( j.Содержание растворенного углерода в кристаллитах феррита больше, чем в равновесном состоянии, т. е. образуется слегка пересыщенный твердый раствор. Если перед иглами феррита содержание углерода значительно возрастает, начинают выделяться зерна карбидов. Однако скорость роста феррита в этом интервале температур выше, чем скорость диффузии атомов углерода. Поэтому из аустенита, игольчатого феррита или слегка пересыщенного твердого раствора феррита вырастают зерна цементита (карбидов), выделяющихся в форме мельчайших дисков. Такую структуру игольчатого феррита, содержащую мелкие диС1 й карбидов, называют бейнитом . Бейнитная структура протравливается лучше мартенситной, т. е. до более темного цвета. Это является Следствием неоднородности структуры бейнита. Чем ниже температура превращения, тем меньше выделяющиеся частицы цементита (карбидов), тем более округленную, менее вытянутую форму они принимают. Кроме того, увеличивается насыщенность игольчатого феррита атомами углерода (0,02—0,15%) Это вызывает искажение кристаллической решетки. Вследствие этого твердость обработанной термическим путем на бейнит стали значительно выше, чем в равновесном состоянии, но вязкость ее все же остается удовлетворительной. Вей-нит по отношению к мартенситу с таким же содержанием углерода имеет все же более мелкую структуру. [c.134]

При ЭТОМ на границах зерен металла образуются пары Ёоды, которые ослабляют связь между зернами кристаллитов и создают внутреннее давление, приводящее к хрупкости и растрескиванию металла. Подобное явление характерно для сталей и других металлов,, в част- ности для меди. Если медь содержит >0,01% кислорода в виде окислов, то при температурах выше 400 °С водород диффундирует в медь, восстанавливает ее оКись [c.31]

Из уравнения (4.1) следует, что при постоянном размере кристаллита (зерна) критическая температура хрупкости линейно зависит от отношения (1-4 )/( + / ) [46]. Линейный тип связи Tjq с отношением (1-4)/(1+4) свойствен сталям после разных режимов термообработки (отпуска) и сварки (рис. 4.30). При построении зависимости Tgr, от (1-4)Д1 + 4) для стали 2,25 Сг-1 Мо использовали табличные данные [102]. Для конструкционных сталей в термоулучшенном состоянии (закалка + высокий отпуск) коэффициент пропорциональности k в зависимости от fe (l-4)/(l-i-4)варьируется от 80 до 270 С [46]. Вариация значений k обусловлена изменением механизма распространения хрупких трещин. При значительном зернограничном охрупчивании (f > 65%) распространение треш ин происходит предпочтительно по границам бывших зерен аустенита. [c.165]

Концентрация хрома, которую до сих пор не удавалось объяснить, может быть легко объяснена, если учесть, что в случае роста двухмерного дендрита вектор диффузии должен содержаться в самой плоскости межповерхностной границы между зернами, а не перпендикулярно к ней, как это следует из схемы Бейна (рис. 5), лежащей в основе теории. Схема Бейна объясняет межкристаллитную коррозию уменьшением концентрации хрома в результате диффузии из внутренней части кристалла в направлении между зернами. При температурах около 700° С скорость диффузии обеднения границ зерен хромом по границам зерен на несколько порядков величин превышает скорость диффузии внутри кристаллита. В таком случае мы имеем полное право допустить, что все атомы хрома, расположенные на границе между зернами, способны принять участие в реакции, даже [c.209]

Решающим для характера развития трещин — между зернами или по кристаллитам — является в первом случае ослабление связи из-за отложений по границам зерен, а во втором — равномерное распределение отложений аналогично тому,что наблюдается в стабилизированном состоянии. Трещины возникают в местах ослабленного сопротивления. По сравнению с а-железом, где процесс протекает преимущественно по границам зерен, для у-железа возможность появления внутрикристаллитных трещин зависит больше от сдвигов решетки, чем от скольжения по границам зерен. у Железо обладает в три раза бодьшим числом плоскостей скольжения, чем железо, и большие углы между границами зерен у него менее вероятны. При микросдвигах защитные слои повреждаются и начинается первичный процесс — появление трещин под напряжением. Равномерно и часто распределенные нарушения окисного слоя могут понизить склонность к образованию трещин и привести к сквозной коррозии или поверхностному разъеданию границ зерен. При этом напряжение на поверхности снимается. [c.48]

Однако, как показали исследования последнего времени, дробление столбчатой структуры и образование сетки границ, произвольно ориентированной по отношению к формам первичной кристаллизации — ячейкам и дендритам, определяется не полигою1зацней литой структуры, а подсолидусной миграцией границ зерен, возникших при кристаллизации, в новые, более равновесные положения с меньшей граничной энергией [33,6]. Степень несоответствия сетки границ зерен формам первичной кристаллизации зависит от состава сплава и скорости охлаждения металла после затвердевания. В чистых металлах и растворах слабой концентрации границы весьма подвижны и за время охлаждения сварного шва выпрямляются, кристаллиты приближаются по форме к равноосным. В высоколегированных твердых растворах, где скорости миграции границ малы, зерна литого металла имеют сложную, фрагментарную форму, близкую по очертаниям к дендритам. Такой же эффект дает охлаждение [c.111]

Границы между отдельными кристаллитами (зернами) представляют собой переходную область шириной в 5—10 межатомных расстояний, в которой решетка одного кристалла, имеющего определенную кристаллографическую ориентацию, переходит в решетку другого кристалла, имеющего иную кристаллографическую ориентацию. Поэтому а границе зерна атомы расположены менее правильно, чем в объеме зерна (рис. 15). Кроме того, по границам зерен в технических металлах концентрируются примеси, что еще больше нарушает прави-льный порядок рас- [c.29]

Так, в исходном состоянии структура стали состоит из полиэдров твердого раствора и карбидной фазы, которая преимущественно залегает по границам зерен и только частично внутри зерна. При этом в последнем случае она распределена неравномерно. Такое фазовое состояние характеризуется низкой пластичностью, так как выделившиеся на границах зерен карбиды затрудняют межкри-сталлическую деформацию. С повышением температуры до 800. 900 и 1000 наблюдается постепенное повышение пластичности стали частично в результате растворения карбидов на границах, которые при 1000° становятся почти чистыми, а главным образом вследствие положительного влияния температуры деформации. Следует особо заметить, что наличие в кристаллитах карбидной фазы, увеличивающейся с повышением температуры от 800 до 1000°, является фактором, значительно снижающим общий уровень пластичности стали. Как будет показано далее, при более благоприятных структурах эта сталь может обладать значительно большей пластичностью. При 1100° карбидная фаза почти полностью переходит в твердый раствор. В этом случае пластичность должня была быть значительно большей, чем при температуре 1000°. Однако рост зерна и наблюдающееся огрубение границ при 1100° снижает эффект влияния растворения карбидов, и пластичность поэтому при 1100° сохраняется почти на том же уровне, как и при 1000°. Снижение пластичности стали наблюдается и при 1200°, что можно объяснить более интенсивным ростом зерна при этой температуре, а также ослаблением границ кристаллитов. [c.142]

Большинство высоколешрованных сталей и сплавов широко используются и как коррозионно-стойкие материалы. Однако под действием агрессивной среды в сварных соединениях могут наблюдаться различные виды коррозионного разрушения. Под действием критических температур (500—800° С) по границам зерен из твердого раствора могут выпадать карбиды, обогащенные хромом. Обеднение в результате этого пограничных слоев зерен хромом ведет к потере ими стойкости к действию агрессивной среды и появлению межкристаллитной коррозии (см. гл, II). В металле, пораженном этим видом коррозии, наблюдается потеря механической связи между отдельными зернами или кристаллитами, Межкристаллитная коррозия может происходить в металле шва, захватывая его весь или частично, в ме- [c.382]

Третий тип структурных несовершенств составляют плоские нли двумерные несовершенства, к которым относятся границы зерен, границы блоков и некоторые другие. Обычно металл представляет собой конгломерат большого числа кристаллов, которые расположены по отношению друг к другу совершенно произвольно, но прочно связаны между собой в единое целое. Такое строение металла называют п о л и к р и с т а л л и ч е-с к и м. Кристаллы в ноликристаллическом теле не обладают правильной геометрической формой, и поэтому их часто называют зернами или кристаллита-м и. Зерна в ноликристаллическом металле сопрягаются между собой самыми различными кристаллографическими плоскостями, следовательно, границы между зернами представляют собой участки, в которых кристаллическая решетка искажена. При этом искажения захватывают лишь приграничные области решеток каждого зерна, т.е. практически они распространяются только по поверхности зерен. Поэтому их и называют двумерными несовершенствами. [c.34]

В кристаллитах трещины возникают в зависимости от телше-ратуры, в результате блокирования и взаи. юдействия скольжений и двойников (см. рнс. 3). В случае распространения трещины в зерне, в котором образовались двойники, последние могут задержать развитие трещины (рис. 8). Однако наиболее эффективных препятствием распространению острой трещины являются границы зерен (рис. 9), что отчетливо проявляется, в частности, у более твердой стали с ферритно-перлитной структурой. Субструктура зерен практически не влияет на развитие трещин. [c.14]

Диффузия в твердых металлах обычно протекает довольно медленно, но с повышением температуры коэффициент диффузии растет очень быстро поэтому при сварке несмотря на кратковременность процесса, диффузия может иметь существенное значеппе. В металлах диффузия может протекать как в объеме отдельного зерна — кристаллита (объемная диффузия), так и по границам между зерен (поверхностная диффузия). Очень часто поверхностная диффузия по границам зерен протекает во много раз быстрее объемной диффузии, и в этом случае поверхностная диффузия при сварке проявляется наиболее заметно. [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...