Кристаллические зерна металлов

При металлографическом выявлении структуры стремятся сделать видимым кристаллическое зерно металла или сплава. Границы зерен выявляет реактив, который воздействует на зерно без значительного взаимодействия с плоскостью зерна. ...... [c.27]

Механические испытания монокристаллов. Механизм пластической деформации был подробно изучен на крупных кристаллических зернах металла и других неорганических и органических веществ, полученных отдельно и называемых монокристаллами, или одиночными кристаллами. Как уже указывалось в главе I, такой монокристалл имеет правильную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы, или, точнее, положительно заряженные ионы, а пространство заполнено электронным газом. [c.53]

При возврате второго рода в деформированном металле (фиг. 47, а) происходит планомерное перемещение дислокаций и группировка дислокаций в ряды (фиг. 47, б), образующие границы (стенки) блоков, взаимно ориентированных по близким углам, при этом дислокации противоположных знаков погашаются. В результате кристаллические зерна металла оказываются разделенными на ряд малых блоков, повернутых относительно друг друга на малый угол, но обладающих совершенной решеткой. [c.68]

Расчетные напряжения, как и пределы выносливости, вычисляются по обычным формулам сопротивления материалов и являются, как это было указано, средними напряжениями для значительного числа кристаллических зерен. Значения их часто весьма далеки от действительных напряжений в кристаллических зернах металла. [c.586]

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗЕРНА МЕТАЛЛОВ [c.10]

Как указывалось ранее, кристаллическая решетка металла, подвергнутого холодной обработке давлением, искажается в ней возникают напряжения, повышается количество дефектов решетки изменяется тонкая структура металла — блоки мозаики измельчаются, зерна металла раздробляются, а равноосная форма их (наблюдавшаяся до деформации) теряется. Осколки зерен получают продолговатую форму, вытягиваясь в направлении действия деформации при растяжении и перпендикулярно к направлению при сжатии. Кристаллические решетки зерен приобретают определенную пространственную ориентировку, называемую текстурой деформации. Микроструктуру металла после холодной деформации называют волокнистой. [c.87]

Как известно, металлы имеют кристаллическую структуру. При затвердевании металла в расплаве одновременно возникает много центров кристаллизации, вследствие чего рост каждого кристалла стеснен соседними. В результате технический металл состоит из большого числа кристаллов неправильной огранки, называемых кристаллитами или кристаллическими зернами. Относительно друг друга кристаллические зерна ориентированы самым различным образом. Вместе с тем в каждом из них атомы расположены совершенно определенно и образуют так называемую кристаллическую решетку, состоящую из повторяющихся одинаковых ячеек. [c.104]

Если внешние силы увеличиваются, то возрастают и внутренние. Тогда в зернах металла происходит смещение одной части относительно другой, называемое скольжением. Исследованиями установлено, что оно происходит по плоскостям и направлениям, вдоль которых атомы располагаются наиболее плотно. В каждой из кристаллических решеток, изображенных на рис. 115, одна такая плоскость заштрихована, а направления скольжений указаны стрелками. Важной характеристикой этих плоскостей и направлений является величина сдвигающего напряжения т, вызывающего скольжение. [c.105]

Уравнение (18.4.1) иногда называют уравнением состояния при ползучести, но этот термин в теориях, использующих термодинамику, имеет несколько иной смысл. Существенно подчеркнуть, что параметром упрочнения является именно деформация ползучести р в ранних работах эта оговорка часто не делалась и за параметр упрочнения принималась полная деформация (иногда за вычетом упругой части). Опыты показывают, что мгновенная пластическая деформация, если она невелика—порядка 1—2%,— не оказывает упрочняющего влияния на последующую ползучесть. Это можно объяснить некоторой разницей механизма мгновенной пластической деформации и пластической деформации, происходящей в процессе ползучести. В первом случае, если пластическая деформация невелика, она происходит в результате локализованного скольжения по пачкам плотно расположенных плоскостей скольжения в кристаллических зернах, при этом большая часть объема металла остается недеформированной, а следовательно, неупрочненной. Ползучесть происходит в результате скольжения по атомным плоскостям, распределенным по объему равномерно и на близких расстояниях величина сдвига в каждой плоскости невелика, но достаточна для создания равномерного упрочнения. [c.621]

Есть еще один источник поверхностного искажения кристаллического строения металла. Если рассмотреть зерно при большом увеличении, то окажется, что внутри его имеются участки разориентированные друг относительно друга на угол 15. ..30. Такая структура называется блочной или мозаичной, а области - блоками мозаики (рис. 5, б). [c.11]

Диффузией называется закономерное перемещение атомов элемента в кристаллической решетке металла. Процессы диффузии лежат в основе многих превращений, наблюдающихся в металлах и сплавах (рост зерна, полиморфное превращение, отдых и рекристаллизация, гомогенизирующая термическая обработка, дисперсионное твердение, химико-термическая обработка, спекание металлических порошков, сварка давлением и др.). [c.52]

Структура и свойства металлов после пластической деформации. При пластической деформации ПОЛ икр металлического металла наряду с внутрикристаллическими изменениями происходит вытягивание зерен вдоль направления деформации зерна приобретают волокнистую структуру (рис. 60) и определенную кристаллографическую ориентацию, которая называется текстурой. Текстурованный металл становится анизотропным. Ориентация, возникшая в процессе деформации, зависит от характера приложенного напряжения и кристаллического строения металла. [c.81]

Под действием пластической деформации происходит изменение структуры металла и его физико-механических свойств. Возникает определенная ориентировка кристаллический решетки металла (текстура). Зерно деформируется, вытягивается в направлении течения металла, сохраняя ту же площадь поперечного сечения. [c.90]

Ознакомившись с вакансиями, внедренными атомами и дислокациями, очень важно для понимания прочности металлов уяснить, что все эти дефекты привносят в зерна металла, в их кристаллическую решетку искажения и внутренние напряжения. [c.10]

Переход металла из жидкого состояния в твердое происходит по схеме, изображенной на рис. 1.5. По достижении остывающей жидкостью критической температуры (Тпл) в ней возникают устойчивые центры кристаллизации, состоящие из ячеек кристаллической решетки (рис. 1.5, а). С течением времени они обрастают присоединяющимися к ним из жидкости другими ячейками и превращаются в зерна металла (рис. 1.5, б—е). [c.13]

Наличие водорода в газовой среде при повышенной температуре и давлении вызывает водородную хрупкость стали. Возникновение водородной хрупкости можно объяснить не только обезуглероживанием поверхностного слоя вследствие восстанавливающего действия водорода, но и образованием молекулярного водорода из находяш,егося в кристаллической решетке металла атомарного водорода, а также выделением метана и водяного пара по границам зерна. Каждый из этих процессов приводит к генерированию газа, создающего очень высокое дав- [c.12]

О том, что пластическая деформация металла представляет собой сдвиг его слоев, свидетельствует внешний вид образца. При текучести его зеркально отполированная поверхность мутнеет, покрывается сеткой тончайших бороздок, на которые впервые обратил внимание Д. Чернов. Это следы пластических сдвигов атомов в кристаллических зернах, расположенных у поверхности образца. Появление этих сдвигов еще не означает разрушения металла. Сдвинувшиеся слои прочно сцеплены друг с другом. [c.44]

Структурно-нечувствительные свойства (модули упругости-, плотность, температура плавления, тепловое расширение и др.) являются строго определенными для той или иной фазы и слабо меняются из-за дефектности строения кристалла (зерна), тогда как-структурно-чувствительные свойства (сопротивление разрушению, пластичность, наклеп, ползучесть, твердость и др.) зависят не только от состава и кристаллической структуры металла, но и от несовершенств структуры зерна, возникших на протяжении всей предыстории металла детали. [c.26]

В результате пластического деформирования кристаллическая решетка металла искажается, увеличивается плотность дислокаций и концентрация вакансий, происходит дробление зерна на фрагменты и блоки и их взаимная разориентировка, возрастает накопленная внутренняя энергия. При невысоких температурах все это ведет к деформационному упрочнению металла по сравнению с недеформированным. [c.200]

Кристаллы металла. Связь между атомами в кристалле металла (в кристаллическом зерне или в монокристалле) имеет особенности, отличающие ее от связи между атомами во всех других кристаллических твердых телах, вследствие чего она носит название Связи металлического типа ). В металлах внешние электроны атомов ввиду слабой их связи с ядрами отрываются от последних и образуют так называемый электронный газ коллективизированные электроны), омывающий положительные ионы, которыми являются атомы, лишенные внешних электронов. Между положительными ионами, с одной стороны, и отрицательно заряженным электронным газом, с другой, имеются большие электростатические силы притяжения. Именно электронный газ объединяет положительные ионы в единое целое — металлическое тело. Положительные ионы металла, кроме сил воздействия со стороны электронно го [c.225]

Первичная кристаллизация металла (из жидкого расплава) начинается с возникновения центров кристаллизации в отдельных участках жидкости, где создались наиболее благоприятные условия для устойчивости кристаллического зародыша. Такой зародыш является началом (центром), от которого идёт рост кристалла. Столкновение между собой соседних растущих кристаллов ограничивает их дальнейший рост и является причиной неправильной внешней огранки кристаллов. Величина зерна зависит от скорости кристаллизации (числа центров, возникающих в единице объёма в единицу времени) и линейной скорости роста кристаллов. Чем больше отношение скорости кристаллизации к скорости роста, тем мельче кристаллическое строение металла. Число центров и скорость роста, а следовательно, и величина зерна зависят от степени переохлаждения металла (разности температур начала кристаллизации и плавления). С увеличением степени переохлаждения скорость зарождения центров и скорость роста вначале возрастают, а затем уменьшаются, но с различной интенсивностью. Степень переохлаждения данного сплава зависит от скорости охлаждения и ряда других причин. С увеличением скорости охлаждения степень переохлаждения повышается. [c.323]

По границам между зернами металла правильность строения кристаллической решетки нарушается. [c.12]

Обширные исследования, выполненные советскими и зарубежными учеными, показали, что большинство важнейших свойств реальных отливок практически однозначно определяются величиной скорости их затвердевания. На рис. 5, для примера, приведены результаты исследований Б. Б. Гуляева зависимости механических свойств отливок и слитков углеродистой стали от линейной скорости 7 их затвердевания. Графики демонстрируют резкое падение пластичности, менее резкое падение ударной вязкости и еще меньшее понижение предела прочности при замедлении затвердевания стали. Ход кривых находится во вполне определенном соответствии с зависимостью величины зерна от скорости затвердеваний отливок из стали 40Л (рис. 5, г) измельчение кристаллического зерна ведет к повышению механических свойств. Поэтому для правильного понимания связи механических свойств с величиной скорости затвердевания отливок и, следовательно, сознательного управления процессом формирования свойств отливок необходимо располагать достаточно полными представлениями о кристаллизации металлов и сплавов в реальных условиях литья. [c.161]

Если во время заполнения формы на поверхности стенок каналов литниковой системы и полости формы намораживается корка, то фронт кристаллов, образующих корку, будет оплавляться и частично разрушаться потоком перегретого расплава. Разрушение кристаллов расплавом, омывающим фронт во время течения его по каналам литниковой системы и в полости формы, и, следовательно, образование обломков кристаллов будет происходить при условии, если интенсивность вынужденного движения расплава соответствует прочности кристаллов металла или сплава при температуре, близкой к температуре солидуса. В этой связи возможно указать два случая влияния условий литья на формирование кристаллического строения отливок. Первый — это случай, когда обломки кристаллов во время заполнения не образуются (либо корка не успевает намораживаться во время заполнения формы, либо расплав, омывая корку при течении его по литниковой системе и в полости формы, не разрушает фронт кристаллов). В этом случае температура заливки расплава не будет оказывать влияние на кристаллическое строение отливки до тех пор, пока перегрев при плавке не превзойдет величину, при которой активная примесь потеряет активность. На рис. 16, а приведены результаты опытов литья различных (одно- и многофазных) сплавов алюминия в нагретые формы. Температуру формы выбирали такой, чтобы во время заполнения на поверхности ее корка не намораживалась. Температура плавки не превышала температуру начала заливки. Из графиков следует, что дезактивация примеси приводит к резкому укрупнению кристаллического зерна в отливках. [c.176]

Размер зерен зависит от скорости охлаждения расплавленного металла большая скорость охлаждения способствует возрастанию количества центров кристаллизации и получению мелкозернистого строения при медленном охлаждении центров кристаллизации зарождается мало, получается крупнозернистая структура металла. Мелкозернистая структура металла обеспечивает его большую прочность. В процессе ковки и прокатки кристаллические зерна вытягиваются в волокна, в результате чего получается волокнистое строение металла, повышается его прочность вдоль волокон. [c.395]

В результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму, поэтому такое превращение также называют перекристаллизацией. Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением всех свойств металлов или сплавов удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, электрической проводимости, магнитных свойств, механических и химических свойств и т. д. [c.36]

Ориентировка ячеек в соседних зернах металла различна, а в пределах каждого зерна одинакова. Поэтому в кристаллической решетке зерен существует ближний и дальний порядок. Ближний означает постоянство ближних атомов-соседей у каждого атома, а дальний — удаленных. [c.7]

Следует особо подчеркнуть, что анизотропия проявляется только в пределах одного кристаллического зерна, или монокристалла. Реальные металлы являются телами поликристаллическими, состоящими из огромного числа зерен, произвольно ориентированных друг к другу своими кристаллографическими направлениями и плоскостями. [c.10]

На прочностные свойства металлов оказывают влияние и так называемые поверхностные дефекты кристаллической решетки. Ими являются криволинейные поверхности, ограничивающие зерна металла, а также плоские поверхности, разделяющие блоки (субзерна), из которых состоят зерна металла (рис. 1.9). Ориентация кристаллографических плоскостей в соседних зернах иная, при этом угол разориентировки может составлять десятки градусов. Угол разориентировки в соседних субзернах очень мал и, как правило, не превышает нескольких градусов (рис. 1.9, угол а). [c.15]

На форму кристаллов, образующихся при кристаллизации из жидкого состояния, оказывает влияние ряд факторов скорость и направление отвода теплоты, характер и количество примесей. Образовавшиеся при затвердевании кристаллы в большинстве случаев не имеют правильной кристаллографической огранки, поскольку реализуется дендритный (древовидный) характер их роста кристаллы имеют разветвленную форму (рис. 11.5, а). Рост зарождающихся кристаллов осуществляется неравномерно, преимущественно в определенных направлениях, зависящих от кристаллической структуры металла. Например, в металлах с кубической решеткой наибольшая скорость роста наблюдается в направлениях, соответствующих октаэдрическим осям. Сначала возникают ветви, называемые осями первого порядка (кристаллизация наиболее тугоплавких элементов сплава), от них ответвляются оси второго порядка и т. д. Кристаллизация завершается затвердеванием междендритного пространства (самые легкоплавкие элементы сплава). Однако после завершения кристаллизации дендритная структура кристаллов часто не наблюдается. На месте дендритов возникают зерна, кристаллографическая ориентировка которых обусловлена ориентацией осей дендритов. [c.307]

В настоящее время установлено, что структура металла при циклических нагрузках не меняется. Разрушению предшествует многократно сменяющаяся прямая и обратная пластическая деформация в наиболее слабых плоскостях наименее удачно расположенных кристаллов. Это приводит к тому, что кристаллическое зерно, сохраняя в основном свою форму и связь с соседними зернами, постепенно разделяется на части полуразрушенными разрыхленными прослойками, имеющими определенную кристаллографическую ориентацию. [c.474]

Кристаллическое строение металлов и его деффекты. За редким исключением, металлы в твердом состоянии представляют собой тела, состоящие из огромного количества мелких, различимых только в микроскоп зерен — кристаллитов. В свою очередь, эти зерна состоят из атомов, упорядоченно расположенных друг относительно друга в пространстве. [c.6]

При пластической деформации в поверхностном слое металла происходит сдвиг в зернах металла, искажение кристаллической решетки, изменение формы и размеров зерен, образование текстуры. Образование текстуры и сдвиги при пластической деформации повышают прочность и твердость металла. Упрочнение (наклеп) металла под действием пластической деформации согласно теории дислокаций заключается в концентрации дислокаций около линии сдвигов, а так как дислокации окружены полями упругих напря-.жёний, то для последующих пластических деформаций (т. е, для, перемещения дислокаций) необходимо значительно большее напряжение, чем в неупрочненном металле. [c.76]

О существовании границ зерен в металлах известно Сравнительно давно. Граница зерна представляет собой слой смешанных атомов шириной в одно или два межатомных расстояния. Она разделяет кристаллические зерна, имеющие резко выраженную кристаллографическую ориентацию. Решетки соседних зерен не являются продолжением друг друга. У них разная ориентация в пространстве. Пограничные участки искаженной кристаллической решетки двух разноориентированны х зерен образуют как бы переходные зоны. [c.24]

Анизотропность кристаллов. Вследствие кристаллического строения металлы в пределах зерна или в случае монокристалла в пределах всего тела обладают свойством анизотропности, состоящим в том, что важнейшие механические и физические характеристики являются в каждой точке тела функциями параметров направления. Материал в отношении всех своих механических и физических свойств обладает симметрией, зависящей от симметрии кристаллографической формы. На рис. 4.4 показаны векторные диаграммы (поверхности) коэ(1х зициентов растяжения двух разных кристаллов. В чистом железе модуль упругости ГГодна из с й четвеГтого поряд В направлении пространственной диа- [c.230]

Коррозионное разрушение металлов и сплавов происходит вследствие растворения твердого металла в расплавленном натрии, путем взаимодействия окислов металлов, располагающихся между зернами и натрием и его окислами [1,49], [1,57]. При взаимодействии, например, окиси натрия с окислами кремния могут образоваться легкоплавкие эвтектики, что ослабляет связь между зернами металла. При наличии в натрии кислорода и соответственно окислов натрия коррозия может протекать по электрохимическому механизму [1,49]. С этим обстоятельством возможно связана более высокая скорость растворения металлов в натрии при контактах разнородных материалов. Анодный процесс состоит в переходе ион-атомов из кристаллической решетки в расплав, катодная реакция — в восстановлении натрия из окисла до металла. О. А. Есин и В. А. Чечулин [I, 58] доказали, что эффективность катодного процесса восстановления натрия определяется скоростью диффузии ионов натрия в расплаве, содержащем его окислы. Локальные коррозионные элементы на поверхности металла могут образоваться вследствие структурной неоднородности, различных уровней механических напряжений, разрушения окисных пленок на отдельных участках поверхности и по ряду других причин. Устранение кислорода из расплава или связывание его в прочные соединения ингибиторами подавляет электрохимическую коррозию и, как известно, увеличивает стойкость конструкционных материалов в расплавленном натрии. [c.50]

На форму и размер кристаллов большое влияние оказывает ориентационный эффект, т. е. кристаллографическая ориентация кристаллов, обусловленная природой и типом решетки кристаллических порошков, наполнителей и добавок, входящих в состав покрытий (табл. 13). Экспериментально доказано, что ориентационный эффект проявляется с большей силой при уменьшении разницы параметров кристаллических решеток контактирующих материалов (рис. 32). Наличие в составах покрытий катионов АР+, Сг +, Zr +, Ti + и др. эффективно влияет на модифицирование зерна металла. Большое количество активных центров на поверхности покрытий способствует образованию мелких кристаллов. При уменьшении дисперсности искусствеи- [c.46]

Упрощенно можно считать, что при холодной пластической деформации несколько искажается форма зерен и они вытягиваются или смещаются, т. е. искажается кристаллическая решетка и именно по причине искажения кристаллической решетки металл уппочпяется. При сильной деформации первоначальная форма зерен разрушается (зерна как бы раскалываются). [c.39]

Кристаллы металлов имеют небольшие размеры. Поэтому металлические изделия, используемые в технике, состоят из большого числа кристаллов неправильной формы, называемых зернами. Такое строение металла называется поликристалличе-ским. Строение поликристалли-ческого металла схематически показано на рис. 5. По границам между зернами металла нарушается правильность строения кристаллической решетки. Обычно зерна произвольно повернуты друг относительно друга. [c.12]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...