Коттрелла облако

Деформационное старение развивается после х0Л0Д 10Й деформации при последующей выдержке при нормальной температуре и особенно при нагреве до относительно невысоких температур (например, для технического железа до 470 К). Деформационное старение возможно как в слабо пересыщенных, так и равновесных сплавах типа твердых растворов внедрения, в которых не происходит закалочное старение (например, в железе с содержанием углерода менее 0,006% и азота менее 0,01%). Механизм деформационного старения отличен от закалочного. Деформационное старение связано не с выделением какой-либо фазы, а с сегрегацией растворенного элемента на дислокациях, образовавшихся в процессе деформации. На них образуются облака Коттрелла. При последующей пластической деформации для движения дислокаций необходимо вырывание их из облаков Коттрелла. Последнее требует повышения усилий для деформирования, что и служит причиной упрочнения сплава. [c.500]

Старение, вызванное предварительной пластической деформацией, называется статическим деформационным старением. Старение, развивающееся в процессе пластической деформации, называется динамическим. Условие динамического старения — определенное соотношение между скоростями деформации и диффузионным перемещением растворенных атомов. В данном случае происходит блокировка растворенными атомами дислокаций, движение которых при деформировании по каким-либо причинам замедляется, а вырывание дислокаций из облаков Коттрелла при ускорении их движения служит причиной упрочнения. Указанное выше соотношение устанавливается при определенных температурах, например для низкоуглеродистой стали в диапазоне 520...670 К. Частичное охрупчивание стали при этих температурах называется <асинеломкостью и>. [c.500]

Полигонизация — процесс образования разделенных малоугловыми границами субзерен. Полигонизация представляет собой развитие возникшей при пластической деформации ячеистой структуры. Размытые, объемные сплетения дислокаций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развивается при температурах более высоких, чем температура отдыха. Субграницы образуются в результате поперечного скольжения и переползания дислокаций в направлении достройки или сокращения экстраплоскостей. Хао тически распределенные дислокации выстраиваются в вертикаль ные стенки. Тело субзерен практически очищается от дислокаций Решетки соседних субзерен получают небольшую разориентиров ку (до нескольких градусов). Скорость полигонизации контроли руется относительно медленной скоростью переползания дислока ций, которая определяется скоростью перемещения вакансий Примеси, образующие на дислокациях облака Коттрелла, тормо зят полигонизацию. Субзерна при продолжительной выдержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е. укрупнению. Движущей силой в этом случае служит разность энергий субграниц до и после коалесценции. При дальнейшем повышении температуры получает развитие процесс первичной рекристаллизации. [c.511]

Для a-железа, например, величина тв р равна 0,5—1,0 эВ. Эта энергия является движущей силой образования облака из растворенных вокруг дислокации атомов. При этом средняя концентрация Со будет изменяться по закону с=соехр( та.р/ 7 ) до тех пор, пока с изменением концентрации будет изменяться твр. При комнатной температуре тв.р>йГ и облако пересыщается чужеродными атомами. При скольжении дислокации облако может перемещаться лишь путем диффузии, поэтому при комнатной температуре облака тормозят движение дислокаций. При низких напряжениях скорости передвижения дислокаций могут быть соизмеримы со скоростью диффузии и двигаться совместно с облаками . При больших напряжениях, когда облако отстает от дислокаций, последние могут вырываться из облаков , приобретая подвижность. Зуб текучести (см. гл. П) объясняется наличием этих облаков , названных облаками Коттрелла. Используя механизм образования облаков [c.157]

Известно несколько основных физических процессов, обусловливающих взаимодействие между точечными дефектами и дислокациями. Так, упругое взаимодействие обусловливает миграцию атомов примеси в областях ядра дислокаций и приводит к образованию сегрегаций (облака Коттрелла). Энергия взаимодействия дислокаций с примесями внедрения о. ц. к. решетки высокая ( 0,55 эВ для углерода и азота в а-же-лезе), а в г. ц. к. решетке низкая (Я = 0,08 эВ для водорода в никеле). Вакансии в металлах с кубической решеткой не вызывают заметных объемных искажений и не создают дальнодейству-ющих полей сдвиговых напряжений. Поэтому обычно взаимодействие между дислокациями и вакансиями в этих металлах слабое (f =0,02 эВ). [c.222]

Природа перехода из вязкого состояния в хрупкое без каких-либо видимых структурных изменений в настоящий момент полностью не раскрыта. Пластическая деформация возникает в результате движения дислокаций. Атомы примесей, имеющихся в металле, блокируют дислокации, образуя облака Коттрелла . При приложении нагрузки движение дислокаций задерживается у границ зерен, точечных дефектов и других препятствий, пока напряжения от внешней нагрузки не становятся достаточными для возникновения пластической деформации или для зарождения трещины. В первом случае происходит пластическое течение, во втором, когда скорость распространения микротрещины превышает скорость пластической деформации, наступает хрупкое разрушение. При повышении температуры испытания возможность вырыва дислокации из ее облака и ее перемещения возрастают. По достижении определенной температуры скорость пластической деформации начинает превышать скорость распространения микротрещин, т. е. металл переходит из хрупкого состояния в вязкое. [c.141]

Поскольку энергия взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию, примесные атомы стремятся собираться вблизи ядра дислокаций, т. е. образовать облако Коттрелла. Очевидно, что примесные атомы замещения будут располагаться вблизи ядра дислокации (на конце экстраплоскости), а атомы внедрения — в междоузлии над экстраплоскостью. [c.300]

Поскольку экспериментальные данные, которые бы непосредственно указывали на связь водорода с дислокационной структурой деформированного металла, отсутствуют, была сделана попытка выявить эту связь методом электронномикроскопической авторадиографии. Образец сплава ВТ-15 насыщали водородом Н при 950° С с последующей закалкой в воду этим обеспечивалось равномерное распределение водорода в структуре р-сплава. Затем образец деформировали растяжением с большой скоростью до разрушения. После вылеживания в течение двух недель снимали авторадиограмму — реплику, характеризующую распределение № в деформированном сплаве (рис. 218). На полосах скольжения были видны ямки травления, не выявляющиеся сразу после деформации водород локализован вблизи ямок травления. По-видимому, за время вылеживания произошло перераспределение водорода, приведшее к возникновению облаков Коттрелла на дислокациях в полосах скольжения. Возникшая химическая неоднородность вызвала повышенную тра-вимость окрестностей дислокаций. [c.479]

Пластическая деформация и возникновение дислокаций вызывают перераспределение водорода и возникновение в полосах скольжения облаков Коттрелла. Термическая обработка, целью которой служит уменьшение влияния водорода при заданной его концентрации, -должна предусматривать создание внутризерен-ных поверхностей раздела максимальной протяженности. [c.480]

Крупные атомы примесей, образующих с металлом твердые растворы внедрения, располагаются в растянутых зонах решетки вокруг дислокации, а мелкие — в сжатых. В результате и те, и другие образуют лблако атомов вокруг дислокации и тормозят ее перемещение в решетке. Для дальнейшего перемещения дислокации ее необходимо оторвать от этого облака, называемого атмосферой Коттрелла . [c.27]

Причины повышенной прочности твердых растворов. Атомы растворимого элемента присутствуют в кристаллической решетке элемента растворителя преимущественно вблизи дислокаций, где решетка деформирована, образуя там группы в виде облаков, называемые атмосферами Коттрелла . Такое расположение отвечает наименьшему запасу свободной энергии. [c.86]

Указанное явление связано с эффектом деформационного старения ( синеломкости ) и обусловлено по современным представлениям взаимодействием движущихся дислокаций с атомами растворенных примесей. Они образуют так называемые облака Коттрелла, которые являются препятствием для дальнейшего движения дислокаций. В железе такими примесями являются углерод и, особенно, азот. Указанный механизм ответствен и за появление резкого предела текучести на диаграмме растяжения. Эф- [c.8]

В ненагружеином кристалле часть инородных атомов диффундирует к дислокациям (что определяется происходящим при зтом снижением энергии дислокаций). При этом вокруг дислокаций образуются атмосферы атомов примесей облака (Коттрелла). В этих облаках атомов примесей больше, чем в среднем в кристалле. [c.94]

В нагруженном кристалле для отрыва дислокаций от облаков Коттрелла необходимо приложить более высокое напряжение ((Тао), чем обычно необходимое (ffs ). При достижении Сао начинается интенсивное движение дислокаций и одновремен-пый спад напряжения до Osu. При такой неустойчивости процесса пластического течения происходит размножение полос Лю-дерса. [c.94]

И водород поступает в сплав циркония также только с одной стороны оболочки ТВЭЛа или технологического канала и диффундирует к другой его поверхности, на которой концентрация водорода в первом приближении может быть принята равной нулю. В процессе диффузии через металл атомы водорода взаимодействуют с дислокациями и образуют около них облака Коттрелла. Можно принять, что в облаке Коттрелла находится столько же атомов водорода, сколько атомов металла в ядре дислокации, а именно — 40. В этом случае концентрация водорода в сплавах циркония приблизительно равна 3,2 10 р% мае., где р — плотность дислокаций. Обычно в изделиях из сплавов циркония р 10 см . Отсюда содержание водорода, выделившегося в процессе коррозии, в сплавах циркония близко значению 3-10 % мае. Растворимость водорода в сплавах циркония при комнатной температуре существенно меньше. В связи с этим при остановке реактора в оболочках ТВЭЛов и технологических каналах, изготовленных из сплавов циркония, образуются гидриды циркония. Вследствие локальной пластической деформации плотность дислокаций может возрастать до 10 см" . В этом случае концентрация водорода в сплаве циркония составит 0,03 %, что близко к концентрации водорода, при которой может происходить водородное охрупчивание. Поэтому совершенно необходимо исключать локальную пластическую деформацию изделий из сплавов циркония. [c.218]

Давно отмечавшаяся Н. Н. Давиденковым связь между двойникованием и хрупким разрушением подтверждена исследованиями Дж. Т. Хана, наблюдавшего за образованием трещин вдоль внутренних поверхностей раздела двойникования в феррите [4, с. 109]. Вероятно, при очень низких температурах хрупкому разрушению предшествуют двойники, а при менее низких температурах — сдвиги. Возможны и другие механизмы препятствий сдвигу, например, облако Коттрелла, вызывающее скопления (пришпиливание) дислокаций. [c.181]

При травлении металлов для выявления дислокаций незначительные загрязнения играют значительно большую роль, чем в случае щелочных галогенидов. Часто дислокации в металлах удается обнаружить этим способом только при условии, если дислокации декорированы, т. е. если вдоль дислокационных линий выделились атомы определенной примеси и образовано облако Коттрелла (см. 11.6). Вследствие этого химический потенциал (по сравнению с чистой дислокацией) сильно изменяется. В результате скорость растворения повышается, и ямка травления четко выделяется иа окружающем фоне. [c.400]

Притяжение атомов примесей, вызванное разными причинами, приводит к осаждению этих атомов в виде цепочки вдоль края экстраплоскости. Такая цепочка инородных атомов называется атмосферой Коттрелла или облаком Коттрелла . С повышением температуры атмосфера Коттрелла рассасывается. При понижении температуры концентрация примеси около дислокации возрастает и по достижении предела растворимости вблизи ядра дислокации могут даже образоваться дисперсные выделения второй фазы. [c.98]

Эти же соображения приводят к выводу, что элементы, дающие твердые растворы внедрения, должны концентрироваться под поло жительной дислокацией. Подобного рода скопления атомов растворенных эле,ментов вокруг дислокации получили название примесных облаков (атмосфер) или облаков (атмосфер) Коттрелла по имени автора, предсказавшего их существование. [c.33]

Концентрация примесных атомов наибольшая в центре облака Коттрелла и уменьшается с удалением от него, стремясь к средней концентрации со. [c.33]

Установлено, что дислокации притягивают в свою зону атомы примесей, которые осаждаются в виде цепочки вдоль края экстра-плоскости. Такие атомы снижают уровень упругих искажений дислокационной структуры. Цепочки инородных атомов образую т так называемые атмосферы Коттрелла или облака Коттрелла , С повышением температуры облака Коттрелла рассеиваются, При понижении температуры по достижении предела растворимости они могут образовывать дисперсные выделения второй фазы. [c.59]

Согласно Коттреллу (И], образование зуба площадки текучести объясняют малой подвижностью облака , окружающего дислокацию и, следовательно, принимают 5 = 4- Напряжение при деформировании металла растет до тех пор, пока дислока- [c.379]

Водород как примесь внедрения заполняет дислокации, образуя облака Коттрелла, и закрепляет их. О возможности блокировки водородом подвижных дислокаций имеется подтверждение в работе Г. В. Карпенко и И. Я. Яремченко [124]. [c.84]

Характер кривых изменения механических свойств малоуглеродистой стали при дрессировке может быть объяснен с помощью современной теории дислокаций. Так, при растяжении образцов, вырезанных из отожженной малоуглеродистой стали, для начала пластической деформации необходим отрыв дислокаций от так называемых облаков Коттрелла по всей толщине полосы. В этом случае напряжения по сечению образца соответствуют пределу текучести металла с отожженной структурой. [c.108]

Бастьен [191] считает, что водород в стали находится в виде протонов, которые образуют облако Коттрелла. Во время деформации протоны увлекаются вместе с дислокациями. При достижении облаком коллектора часть водорода входит в него, молизуется, результате чего увеличивается давление. [c.161]

Наиболее полно механическая и термическая стабилизации изучены на сталях. По современным представлениям, один из механрхзмов, обусловливающих эти явления, связан с блокированием дислокаций примесными атомами внедрения (углеродом, водородом и т. д.) и образованием вокруг дислокаций облаков Коттрелла, что приводит к повышению сопротивления сдвигу и препятствует образованию зародышей мартенсита. Примесные атомы снижают также и свободную энергию в этих местах искажений решетки и тем самым уменьшают движуш ую силу превращения [15, 16]. Однако механизм блокирования дислокаций различен. Предполагают, что при относительно низких температурах блокирование дислокаций может происходить за счет выдавливания углерода из решетки всесторонне сжатого аустенита в зоны с повышенной растворимостью, расположенные вокруг дислокаций и находящиеся в упругодеформированном состоянии (механическая стабилизация). При более высоких температурах перемещение углерода к дислокациям обусловлено обычным механизмом диффузии (термическая стабилизация) [6, 15, 33—35]. При еще более высоких температурах (для стали обычно выше 500—600°) происходит дестабилизация аустенита, так как вследствие повышенной тепловой подвижности атомов углерода облака Коттрелла разрушаются. К тому же с увеличением температуры разница в равновесных концентрациях углерода в неискаженных и искаженных участках кристаллической решетки снижается. [c.20]

Измельчение субзерен — фрагментов и расположенных внутри них блоков сопровождается существенным увеличением углов разориентировки и нарушением когерентности решетки у поверхностей раздела. Одновременно с увеличением степени деформации аустенита интенсифицируется блокировка примесными атомами и вакансиями всех этих поверхностей раздела, а также скоплений дислокаций внутри блоков. В подобных условиях даже границы блоков не только не должны являться дополнительными местами образования мартенситных кристаллов, но и могут служить препятствиями при росте зародышей (возникающих внутри блоков) по крайней мере на стадии достижения ими критических размеров. Что же касается отдельных дислокаций и их скоплений внутри блоков, то их роль в качестве готовых зародышевых центров мартенситных кристаллов определяется степенью развития процесса термической стабилизации аустенита. Повышение температуры деформации (до известного предела, определяемого устойчивостью облаков Коттрелла) и снижение последующей скорости охлаждения способствуют блокированию дислокаций за счет диффузии примесных атомов и уменьшают вероятность образования мартенситных кристаллов в этих местах. Для зарождения кристаллов становятся необходимыми сдвиги в других свободных от закрепленных дислокаций участках объемов блоков. [c.167]

Сопоставление результатов приближенного расчета сегрегации углерода в аустените на дислокациях и их скоплениях с опытными данными о влиянии пластической деформации на снижение устойчивости аустенита в температурной области бейнитного превращения позволяет рассматривать процесс сегрегации углерода в качестве одного из реальных элементарных процессов, посредством которых пластическая деформация инициирует и ускоряет бейнитное превращение. Температурный интервал, в котором процесс сегрегации может играть существенную роль, по-видимому, ограничен сверху — температурами, выше которых отношение предельных концентраций углерода на дислокациях и в неискаженных областях кристаллической решетки Сд/С становится достаточно малым и начинают активно развиваться процессы преимущественного разрушения облаков Коттрелла и рекристаллизации ( >500— 550°) снизу — температурами, ниже которых диффузия углерода к дислокациям из удаленных от них микрообъемов резко ограничена по времени ( < 300—350° в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов). Поэтому процесс сегрегации углерода при невысоких температурах в изотермических условиях развивается полнее, чем при непрерывном охлаждении даже с относительно невысокими скоростями. [c.182]

Эту же работу надо затратить и для отрыва примесного атома от дислокации. Расчеты показывают, что уже примерно на 3-5 межатомных расстояниях энергия E и кТ. Это значит, что дальше этого расстояния от дислокации облако атомов примеси (атмосфера Коттрелла) рассасывается тепловым движением. Чем сильнее тепловое движение, тем меньше концентрация атомов примеси в облаке. [c.108]

Дислокации увеличивают скорость диффузия атомов в кристалле (см. гл. 8), ускоряют эффекты старения материала и другие процессы, протекающие с участием диффузии. Сгущение облаков Коттрелла вокруг дислокаций может привести к образованию включений второй фазы. В некоторых случаях дислокации могут играть определяющую роль в процессах роста кристаллов (см. гл. 4). [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...