Роль кристаллического строения металлов

РОЛЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МЕТАЛЛОВ [c.10]

Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть конструктивные недостатки — наличие макроскопических концентраторов напряжений, дефекты сварных соединений — раковины, поры, шлаковые включения, подрезы по краю швов, а также различного вида несовершенства кристаллического строения металлов, например скопления дислокаций и вакансий, микротрещины и полости, роль которых как концентраторов напряжений резко возрастает в условиях эксплуатации. [c.175]

Процессы, происходящие в металле сварных соединений, могут привести к хрупким разрушениям сварных конструкций. Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть конструктивные недостатки — наличие макроскопических концентраторов напряжений, дефекты сварных соединений — раковины, поры, шлаковые включения, подрезы по краю швов, а также различного вида несовершенства кристаллического строения металлов, микротрещины и полости, роль которых как концентраторов напряжений резко возрастает в условиях эксплуатации. В зависимости от материалов, применяемых в конструкциях, окружающей среды и вида нагружения исходные дефекты могут развиваться в трещины очень медленно или, наоборот, катастрофически быстро. [c.84]

Одним из видов несовершенств кристаллического строения является наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, или иначе — вакансий, или атомных дырок (см, рис. 7,а). Такой точечный дефект решетки играет важную роль при протекании диффузионных процессов в металлах (подробнее см. в гл. ХП1. п. 1). [c.28]

Границы зерен являются участками, в которых диффузионные процессы облегчены ввиду наличия в этих местах дефектов кристаллического строения. Если растворимость диффундирующего вещества в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по границам зерен. В случае значительной растворимости диффундирующего элемента в основном металле роль пограничных слоев повышенной растворимости уменьшается. В момент фазовых превращений диффузия протекает быстрее. [c.323]

Точечные дефекты бывают различных типов. Ионы, расположенные в узлах кристаллической решетки, совершают тепловые колебательные движения около положения равновесия. Среднее по всему кристаллу отклонение от положения равновесия определяется температурой. Но всегда имеются ионы, которые отклонились в данный момент от положения равновесия больше, чем другие. Отдельные ионы могут отклоняться настолько, что уже не возвраш аются обратно. Вместо иона в узле кристаллической решетки образуется пустое место — вакансия (рис. 8, а). Сместившийся из узла ион некотО рое время не находит свободного узла в кристаллической решетке и оказывается в промежутке между другими ионами. Такой дефект строения называется смещением (рис. 8, б). При повышении температуры количество вака 1 сий и смещений увеличивается. Вакансии играют важную роль в разрушении металлов при высоких температурах, [c.16]

Сместившийся из узла ион некоторое время не находит свободного узла в кристаллической решетке и оказывается между другими ионами. Такой дефект строения называется с м е ш, е-наем (рис. 8, б). При повышении температуры количество вакансий и смещений увеличивается. Вакансии играют важную роль в разрушении металлов при высоких температурах. [c.16]

Границы зерен являются участками, где диффузионные процессы облегчаются из-за наличия большого числа дефектов кристаллического строения. Если растворимость диффундирующего элемента в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по границам зерен. При значительной растворимости диффундирующего элемента в металле роль пограничных слоев уменьшается. [c.96]

В развитии науки о металлах исключительные заслуги имеют многие наши соотечественники. Выдающаяся роль принадлежит русскому металлургу П. П. Аносову, получившему высококачественную сталь. П. П. Аносов установил зависимость свойств металлов от их кристаллического строения и впервые применил микроскоп для изучения внутреннего строения стали на полированных и травленых шлифах (образцах). [c.4]

Дефекты кристаллического строения играют важную роль в процессе деформирования металлов. [c.27]

В работе [7] рассмотрено явление разрушения металлов именно с учетом роли дефектов кристаллического строения типа вакансий. Основанием для этого, кроме сказанного выше, явились также исследования [9, 10] связи между прочностными характеристиками металлов и параметрами, характеризующими процесс плавления. [c.29]

Всестороннее изучение роли этих и других дефектов кристаллического строения, а также их взаимодействия позволит лучше понять механизм деформации и разрушения металлов. [c.34]

Строение металла. Поскольку при взаимодействии эмали с металлом важную роль играют процессы диффузии, то имеет существенное значение тип и параметр кристаллической решетки металла, размер зерен и строение их границ, наличие и распределение дислокаций и других несовершенств в кристаллической решетке [21—31, 43]. [c.22]

G точки зрения электронного строения и атомно-кристаллической структуры наиболее перспективными соединениями для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов должны быть такие, которые при диссоциации в жидком и твердом металле образуют ионы, идентичные ионам металла, с которым они взаимодействуют. Тугоплавкие карбиды, нитриды, окислы, бориды (например, Zr , HfN, V , ZrB и другие) построены из р -ионов, перекрытие орбита-лей которых приводит к сильным коротким сг-связям, играющим важную роль в образовании ОЦК структур металлов IV—VI групп. Важнейшим условием является тугоплавкость и термодинамическая устойчивость таких соединений, повышающаяся при возрастании разности электроотрицательностей неметаллического элемента (В, С, N, О) и переходного металла. [c.114]

Влияние всех этих факторов на механизм разрушения целесообразно рассмотреть начиная со случая работы деталей при умеренных температурах (ниже минимальной температуры рекристаллизации, т. е. в два раза более низкой, чем температура плавления соответствующих материалов) и при монотонно возрастающей нагрузке. В этом случае существуют два основных механизма разрушения материала первый характеризуется доминирующей ролью пластического течения, а второй — распространением трещин. Способность металлических кристаллов к пластической" деформации, определяющая пластичность металлов при умеренных температурах, объясняется с позиции теории дислокаций, которую развивает раздел физики твердого тела, называемый дислокационной физикой. Эта теория исходит из того положения, что хотя кристаллы имеют строго периодическое строение, но в реальных кристаллах даже в условиях идеального термодинамического равновесия возможно существование дефектов кристаллической решетки. [c.80]

Раньше сплавы с желаемыми свойствами создавались эмпирически, наугад. Ныне, задавшись определенными свойствами, находят, какому виду сплавов они соответствуют. Далее, руководствуясь близостью или отдаленностью физико-химических характеристик металлов на основе их взаимного положения в периодической системе, т. е. сопоставляя размеры атомов, вид кристаллической решетки, строение электронной оболочки и другие факторы, подбирают уже в плановом порядке те или иные компоненты. Периодическая система и в отношении сплавов играет роль маяка, освещающего путь теории и практики науки о сплавах. Разумеется, и эмпирический подбор, т. е. на основе опыта, не утратил своего значения. [c.88]

Адгезионное взаимодействие твердых тел существенно отличается от диффузионных процессов. Диффузия — внутреннее проникновение — играет большую роль в процессах трения и износа металлов. Изучению диффузии в твердых кристаллических телах посвящено большое количество работ [29]. Различают несколько механизмов диффузии. Установлены общие выражения для коэффициентов диффузии и их температурные зависимости [29]. В твердых телах с идеальной кристаллической решеткой перемещение атомов, кроме колебаний около положения равновесия, невозможно. Для диффузионных перемещений необходимо хотя бы временное нарушение правильности строения решетки [29]. [c.84]

При пониженных температурах искажение строения кристаллической решетки и особенно по границам зерен ведет к упрочнению сплавов, при высоких же температурах границы зерен, блоков и кристаллов часто являются очагами разупрочнения сплавов. В меж-кристаллитных зонах потенциальная энергия атомов больше, чем в самой решетке, и именно здесь при высоких температурах усиленно начинают развиваться диффузионные процессы разупрочнения, и разрушение металла происходит по границам зерен. При высоких температурах так называемые диффузионные механизмы пластичности приобретают решающее значение, и в этом случае наряду со структурными особенностями сплава большую роль начинает играть прочность межатомных связей в кристаллических решетках отдельных фаз сплава. [c.12]

ДО недавнего времени общей чертой большинства используемых лазеров — будь то лазеры жидкого, твердого или газообразного типов — была сравнительная простота устройства излучателей света. Например, в нервом рубиновом лазере излучателями являлись примесные ионы хрома, которые превращают кристалл окиси алюминия в рубин. Твердые и некоторые жидкие лазеры также используют в качестве излучателей примесные ионы редкоземельных металлов, В газоразрядных лазерах роль излучателей могут играть атомы, ионы или даже просто молекулы неорганических соединений, таких как двуокись углерода. Только в полупроводниковых лазерах в процессе излучения света используется сам полупроводник. Однако и в этом случае можно говорить о простоте строения, поскольку излучающие атомы упорядочены в кристаллической решетке. [c.17]

Зависимость сопротивления деформированию и разрушению от числа искажений в кристаллической решетке. Атомная решетка реального кристаллического тела имеет разнообразные искажения (дефекты), оказывающие влияние на его прочность. К таким дефектам кристаллического строения металлов и сплавов относятся вакансии, атомы примесей, дислокации, границы зерен и блоков мозаики и микродефекты структуры. Решающая роль в процессах пластической деформацтг тг разрушештя--ттртгадлежит ди юка- -циям. [c.9]

Результаты многочисленных, главным образом экспериментальных, исследований позволяют заключить, что размерная нестабильность материалов при термоциклиро-вании вызвана неравномерным распределением температур, различием и анизотропией коэффициентов термического расширения фаз, образованием и перераспределением дефектов атомно-кристаллического строения, фазовыми превращениями и др. Обзор литературных данных о поведении металлов при термоциклировании содержится в работах [55, 88, 253]. В них представлено состояние вопроса на уровне 1950— 1960 гг. и отмечена большая роль фазовых превращений. Констатируя этот факт, авторы обзоров указывают и на ограниченность знаний о роли фазовых переходов. Н. Н. Да-виденков и В. А. Лихачев, например, в своей монографии [88] отмечают, что проблема роста металлов при фазовых превращениях находится в начальной стадии развития. Со дня издания монографии [88] прошло больше десяти лет, однако до сих пор в этой проблеме имеется много неосвоенных областей. [c.4]

Снижение сопротивления пластической деформации во время полиморфного превращения наблюдалось на многих металлах и сплавах [43, 71, 87, 157, 319, 361]. Оно имеет место не только при повышенных температурах, когда вследствие возврата и рекристаллизации фазы разупроч-няются, но и при низких температурах, при которых полиморфное превращение реализуется сдвиговым механизмом и устранение дефектов атомно-кристаллического строения не должно иметь места. Большую роль, по-видимому, играют скопления дислокаций, образующиеся на границе раздела фаз во время мартенситного превращения [360]. Значительное удлинение без образования шейки и заметное сни- [c.66]

В книге рассмотрены современные представления о фазовых и структурных превращениях при нагреве стали и чугуна. Проанализировано влияние исходного состояния и условий нагрева на кинетику и морфологию образования аустенита, его строение и свойства. Рассмотрен механизм а -> -превращения с общих пози-Щ1Й о возникновении метастабильных состояний, развития релаксащюнных явлений и вторичных процессов при фазовых переходах. Особое внимание уделено роли дефектов кристаллического строения в образовании аустенита и их влиянию на формирующуюся структуру, размер зерна и свойства металла после термической обработки. [c.2]

Кристаллическое строение и свойства упрочняющих фаз и прежде всего тугоплавких высокомодульных карбидов, нитридов, оксидов, боридов переходных металлов также обусловлены электронным строением их атомов и физической природой межатомных связей. Исключительно высокие характеристики прочности решетки этих соединений — экстремальные температуры плавления, теплоты образования, чрезвычайно высокие твердость и прочность — представляют прямое следствие образования сильных коротких.ковалентных связей металл — эле1у1ент внедрения, возникающих вследствие перекрытия остовных оболочек ионов. Металлические связи между соседними атомами, возникающие в металлической подрешетке, дополнительно укрепляют структуру таких соединений. Особо важную роль для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V—VI групп играют карбиды, нитриды, оксиды и бо-риды металлов IV группы. [c.4]

Определяющая роль диффузии водорода в развитии обратимой водородной хрупкости второго рода подтверждается тем фактом, что энергия активации восстановления пластичности при низких температурах для ряда металлов совпадает с энергией активации при термической диффузии водорода. При сравнении этих двух процессов возникают трудности, связанные с тем, что диффузия водорода во многих металлах изучена лишь при высоких температурах. Экстраполяция же высокотемпературных данных по диффузии до низких температур, как показали последние исследования, не вполне законна, так как при низких температурах на диффузию водорода в металлах могут существенно влиять несовершенства кристаллического строения. Об этих трудностях можно судить по данным, полученным для a-f -титано-вого сплава Ti — 140А. Экспериментальные данные, приведенные для пего на рис. 150, можно представить по-иному в координатах логариф.м скорости растяжения — обратная абсолютная температура, как это сделано на рис. 153. На этой диаграмме нанесены точки, соответствующие условиям проведения экспериментов, и около них стоят цифры, дающие значения поперечного [c.328]

Н. Н. Курнакова (1860—1941), разработавшего методы физикохимического анализа сплавов и построения диаграмм состояния, А. А. Байкова (1870—1946), предложившего физико-хн.мическую интерпретацию металлургических процессов, С. С. Штейнберга (1872—1940) и И. И. Минкевича (1883—1942), внесших существенный вклад в развитие теории и технологии термической обработки. Использование методов рентгеновского анализа для исследования металлов позволило немецким ученым М. Лауэ и П. Дебаю, а также У. Г. Брэггу и У. Л. Брэггу (Англия) установить их кристаллическое строение и изучить изменения структуры сплавов при разных способах обработки. Для развития современного металловедения важную роль сыграли работы Г. В. Курдюмова, В. Д. Садовского (СССР), Юм-Розери и И. Мотта (Англия), Ф. Зейтца (США) и др. [c.49]

Электронное строение. Заряд ядра и число электронов, нейтрализующих его, играют основную роль в организации структуры кристаллической решетки и большинства свойств металла. Свойства всех элементов являются периодической функцией атомной массы, т. е. числа электронов. В таблице Д. И. Менделеева наиболее типичные металлы, сравнительно легко отдающие электрон, — щелочные — находятся слева в I группе, а наиболее типичные неметаллы, энергично присоединяющие электрон для достройки электронной оболочки, — галогены — находятся справа в VII группе. Металличность элементов возрастает при перемещении влево и вниз таблицы. Вблизи правого верхнего угла находятся полуметаллы мышьяк, селен, германий, сурьма, висмут. Исходя из этого, можно полагать, что все тяжелые элементы, начиная с франция, будут обладать металлическими свойствами и хорошей пластичностью. Важно не только число электронов в атоме, по и строение их оболочек — конфигурация, определяющая кристаллическую структуру и большинство свойств металлов. [c.193]

В реальных условиях металлы неоднородны. На поверхность металла выходят кристаллические зерна разных ориентировок, состав металла в пределах одного зерна различен из-за микроликвации, возникающей при дендритной кристаллизации, сам сплав может иметь неоднофазное строение, в металле всегда присутствуют инородные включения окислов, шлака, флюсов. Из-за этой неизбежной неоднородности разные участки поверхности металла приобретают в электролите различные потенциалы. Участки с более отрицательным потенциалом играют роль анодов, участки с более положительным потенциалом — роль катодов. Электроны перетекают от анодов к к.этодам по телу металла, при этом происходит растворение анодных участков. В результате весь металл постепенно разрушается. [c.114]

Структурное состояние играет весьма важную роль в обеспечении коррозионной стойкости стали, ибо ее гомогенность, зернистость, характер кристаллической решетки, способность к растворению легирующих и примесных элементов и другие характеристики определяют пассиви)руемость, электрохимическую неоднородность, сорбционные способности металла. Фазовый состав стали, химическая природа выделений, их морфология и распределение в ряде случаев являются решающими в выборе металла, способов его обработки и назначении условий для эксплуатации химического 0б0 руд0вания. Различные фазы сталей отличаются как химическим составом, так и строением кристаллической решетки. Более того, даже в пределах одной фазы отдельные участки могут иметь существенные отличия в химическом составе, в напряженном состоянии и, следовательно, отличаться химической активностью, в частности вследствие образования сегрегаций на дефектах кристаллической решетки в результате восходящей диффузии. [c.38]

Самопроизвольное зарождение кристаллов в жидком металле затруднительно. Чаще источником образования зародышей являются твердые частицы, которые всегда присутствуют в расплаве. Если примеси имеют кристаллическую решетку, близкую по строению к затвердевающему металлу (так называемые изоморфные примеси), то они играют роль готовых центров кристаллизации. Чем больше примесей, тем больше центров кристаллизации, тем мельче получается зерно. Такое образование зародышей называется гетероген-н ы м. [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...