Дислокации, границы зерен и полигонизация

Авторы работы [131 отмечают, что ВТРО проявляется преиму-ш,ественно на тех материалах, в которых и без облучения существует температурный интервал потери пластичности, обусловленный переходом от внутризеренного разрушения к межзеренному. Облучение способствует углублению этого провала и его смещению в сторону как низких, так и высоких температур испытания. Структурные исследования облученных материалов, отожженных при температурах, при которых наблюдается ВТРО, обнаружили следующие особенности появление аномального деформационного контраста на границах зерен, указывающего на образование зернограничных нарушений и обедненных дефектами приграничных зон генерация дислокаций границами зерен и образование дислокационных сеток и скоплений — своеобразная радиационная полигонизация. [c.110]

Образование границ зерен — структурное превращение, присущее литому металлу (сварному шву, отливке) в период завершения его кристаллизации из жидкого расплава. Границы образуются непосредственно при срастании первичных кристаллитов. Поскольку кристаллические решетки кристаллитов ориентированы произвольно, то их сопряжение при срастании кристаллитов сопровождается существенными искажениями решеток. Эти искажения и приводят к образованию граничной поверхности. Существует также мнение, что границы образуются путем собирания дислокаций, неупорядоченно расположенных в металле после затвердевания в одну граничную поверхность в результате процесса полигонизации, однако более обоснован первый механизм образования границ. Современные представления о строении границ сводятся к тому, что на границах чередуются участки хорошего и плохого соответствия кристаллических решеток соседних зерен. Это так называемые островные модели границ зерен. Строение и протяженность участков плохого соответствия зависят от угла разориентировки решеток смежных кристаллитов. Различают малоугловые (угол до 15°) и большеугловые (угол свыше 15°) границы. Малоугловые границы описывают как ряд отдельных дислокаций (рис. 13.9,а). Расстояние между ними D определяется соотношением [c.501]

Полигонизация — стадия процесса возврата деформированного металла, протекающая при нагреве до (0,3...0,4)rj и связанная с разделением деформированных зерен на полигоны (блоки, субзерна) с малой плотностью дислокаций. Границы полигонов (стенки, субграницы) образуются при энергетически вьп одном выстраивании дислокаций в результате их диффузионного движения, а также их частичной аннигиляции (рис. 43). [c.131]

Возможность полигонизации существенно зависит от чистоты металла, что может быть связано с влиянием примесей на скорость движения дислокаций, энергию дефектов упаковки и скорость перемещения границ зерен. Рентгенографически показано сильное понижение температуры начала полигонизации железа по мере увеличения его чистоты [146] (табл. 19). [c.191]

Как указывалось ранее, в процессе полигонизации существенной является диффузия и, следовательно, важную роль игра-юг вакансии. При пластической деформации возникает их избыточная концентрация. При нагреве концентрация вакансий уменьшается они мигрируют поодиночке или группами (парами или более сложными образованиями) и исчезают на дислокациях, па границах зерен, на поверхности образца. Скорость этого процесса при данной температуре зависит от структуры и состава металла. Перемещение вакансий определяет не только скорость полигонизации, но и играет существенную роль в процессах первичной рекристаллизации [146]. В работе [173] при электронномикроскопическом исследовании фольг алюминия высокой чистоты было замечено, что рекристаллизация происходит толь- [c.201]

Теория дислокаций с единой точки зрения позволила объяснить низкое значение реальной прочности монокристаллов по сравнению с теоретической прочностью, концентрацию скольжения в полосе скольжения, упрочнение, изменение упругих констант и внутреннего трения при холодной деформации или после отжига, явление отжига, процесс полигонизации, процессы усталости, ползучести и ряд других вопросов. Следует, однако, отметить, что в большинстве своем теория дислокаций пока еще дает лишь качественное объяснение явлениям, сопровождающим пластическую деформацию. Применительно же к вопросам роста кристаллов и теории границ зерен получен ряд экспериментальных данных, находящихся в полном соответствии с данными теории дислокации. Иными словами, теория дислокаций достигла в своем развитии такого уровня, при котором ее можно применять для объяснения экспериментальных данных и уточнения технологических процессов. [c.16]

Если деформация была небольшая и плотность дислокаций по границам зерен сильно не увеличилась, то при нагреве внутри зерна образуется субструктура— фрагменты. Такой процесс называется полигонизацией. Размер зерна при этом не меняется. [c.53]

Образование границ зерен является структурным превращением, присущим литому металлу (сварному шву, отливке) в период завершения его кристаллизации из жидкого расплава. Границы образуются непосредственно при срастании первичных кристаллитов. Поскольку кристаллические решетки кристаллитов ориентированы произвольно, то их сопряжение при срастании кристаллов сопровождается существенными искажениями решеток. Эти искажения и приводят к образованию граничной поверхности [6]. Существует также мнение, что границы образуются путем собирания дислокаций, неупорядоченно расположенных в металле после затвердевания в одну граничную поверхность в результате процесса полигонизации. Однако, по-видимому, более обоснованным является первый механизм образования границ. [c.113]

При полигонизации число дислокации почти не изменяется, но в результате их переползания они упорядоченно выстраиваются в виде малоугловых границ (рис. 64,6). При дальнейшем увеличении температуры происходит рекристаллизация металла, т. е. процесс зарождения новых зерен структуры и последующего их роста. Новые кристаллы отличаются более низким содержанием дислокаций и величиной свободной энергии. Механизм рекристаллизации заключается в движении границ кристалла в сторону участков структуры с большей концентрацией дислокаций. Движущей силой рекристаллизации является стремление системы уменьшить свою энергию. [c.84]

Увеличение числа систем скольжения в совокупности с интенсивным развитием процессов поперечного скольжения и переползания дислокаций облегчает их перемещение по кристаллу. При медленной деформации это создает необходимые условия для формирования стабильных дислокационных конфигураций — сеток и стенок (особенно в металлах и сплавах с высокой энергией дефекта упаковки). Развитие процесса полигонизации является важной особенностью пластической деформации при высокотемпературной ползучести как внутри зерен, так и вблизи их границ. [c.260]

О ТОМ, ЧТО при термоциклировании сплавов происходили процессы растворения и выделения графита, свидетельствуют данные металлографического анализа. Полированная поверхность образцов покрывалась пленкой графита (рис. 25, о), утолщающейся с циклами. Графитные включения, имеющие компактную форму после первых циклов, в дальнейшем разветвлялись и приобретали сложную форму (рис. 25, 6). В сплавах кобальта увеличивалось число графитных кристаллов, которые возникали преимущественно на дислокациях (рис. 25, б). Повышение плотности дислокаций в кобальте при термоциклировании связано со сдвиговым механизмом полиморфного превращения. Эффективность дислокаций при зарождении графита обусловлена присутствием пор, возникающих вследствие высокого напряжения в районе головной дислокации скопления. По рельефу, создающемуся на полированной поверхности термоциклирован-ных образцов, можно судить об относительном смещении зерен вдоль границ. В структуре термоциклированных образцов обнаруживаются признаки полигонизации, особенно вблизи границ зерен, и миграция границ, из-за которой в объеме зерен твердого раствора появляются цепочки гра- [c.83]

Процесс полигонизации может приводить к некоторому упрочнению. Так, например, в работе [82, с. 160] было показано, что после полигонизации чистого железа (деформация 16% -Ь отпуск 550°С) образцы оказались более твердыми по сравнению с образцами, только деформированными, имеющими ту же плотность дислокаций. Образование большеугловых границ на начальных стадиях рекристаллизации при незначительном уменьшении плотности дислокаций может также упрочнять металл. Влияние процесса полигонизации и начальных стадий процесса рекристаллизации на изменение свойств должно усиливаться загрязнением границ атомами углерода. Сегрегация углерода на образовавшихся границах увеличивает сопротивление пластической деформации за счет повышения сопротивления движению дислокаций при передаче деформации от зерна к зерну, а также за счет затруднения возникновения новых дислокаций на границах. Задержка в падении или некоторый рост величины а также длины площадки текучести (см, рис. 62) может в некоторой степени характеризовать затруднение возникновения дислокаций на границах зерен и субзерен. При исследовании отжига деформированного молибдена авторами работы [408. с. 710] было обнаружено, что при развитии процессов полигонизации и рекристаллизации микротвердость в сверхчистом молибдене непрерывно снижается, а при наличии небольшого количества атомов внедрения наблюдается повышение микротвердости. [c.207]

Таким образом, верхняя температурная граница образования горячих трещин лежит ниже температуры ликвидуса, а нижняя — в районе температуры солидуса (как выше, так и ниже его). Возникновение трещин ниже температуры солидуса объясняется наличием в сплавах примесей, образующих эвтектические сплавы, хрупких межкристаллических прослоек, а также перемещением физических несовершенств (дислокаций) и образованием новых границ зерен (полигонизация). Последнее является причиной возникновения полигонизационных трещин, например в сталях аустенитного класса. Темпе ратурный интервал, при котором сплав имеет низкую деформационную способность и повышенную склонность к горячим трещинам, называют температурным интервалом хрупкости. Естественно, чем он шире, тем большей склонностью к образованию горячих трещин обладает сплав. [c.504]

И. И. Новиков [91] разделяет горячие трещины на кристаллизационные и полигонизационные. Микросъемкой кристаллизующегося металла показано, что при полигонизации границы зерен пересекают дендритные оси и межосные участки и имеют вид тонких трещин. В. А. Мовчан 92] объясняет возникновение полигони-зационных границ образованием стенок дислокаций, которые выстраиваются яод влиянием усадочных и термических напряжений при температуре ниже солидуса. И. И. Новиков показал, что при нагреве алюминиевого сплава выше солидуса в первую очередь оплавляются границы зерен. Можно предположить, что при кристаллизации слитка на границах дендритов и зерен также могут возникать жидкие прослойки за счет ликвации легкоплавких примесей. Расчетом работы образования трещин в зависимости от поверхностной энергии на границе фаз установили, что в кристаллизующемся слитке, когда границы зерен соприкасаются с жидкой прослойкой, работа образования трещины минимальна. [c.104]

Динамическая рекристаллизация и динамический возврат долгое время рассматривались как конкурирующие явления в металлах-[156]. Действительно, такое представление было приемлемым до тех пор, пока считалось, что единственным процессом, объясняющим динамическую рекристаллизацию, является процесс зарождения и роста новых зерен в результате миграции границ зерен. При этом силы, вызывающие миграцию границ зерен, вознйкают вследствие различия в энергии деформации между деформированными зернами и зародыщами зерен без дислокаций ( 2.4.5). Эти силы,, очевидно, значительно уменьшаются, когда дислокации в деформирова нных зернах перераспределяются в конфигурацию с низкой энергией путем полигонизации. Однако сейчас кажется ясным, что полигониза-ция не только не задерживает рекристаллизацию, но, как мы увидим далее, может способствовать ей. [c.201]

Холодная пластическая деформация значительно увеличивает диффузионную подвижность атомов железа, что связано с появлением большого числа вакансий, возникающих при аннигиляции дислокаций в процессе полигонизации и рекристаллизации. Учитывая значительное взаимодействие атома углерода и вакансии и большую диффузионную подвижность пары вакансия — углерод или более сложного комплекса по сравнению с диффузионной подвижностью отдельного внедренного атома, скорость диффузионного перемещения атомов углерода при возникновении большого количества вакансий должна также увеличиваться. Малоугловые границы, а также границы зерен между фазами являются стоками для вакансий. Последнее обстоятельство в связи с горофильно-стью углерода повышает концентрацию углерода на границах и субграницах. Увеличение содержания углерода на вновь образованных в результате рекристаллизации границ зерен в феррите показано экспериментально (авторадиографическим методом) в низкоуглеродистой стали [398, 399]. [c.189]

Границы субструктуры, естественно, отличаются от границ зерен в поликристаллических структурах, которые представляют собой более сложное нарушение строения кристаллической решетки и систему нарушений непрерывности. Эта точка зрения гюдтверждается свойствами границ мозаичной структуры, отличающихся от свойств границ зерен в условиях пластической деформации, в частности при длительном нагружении и высоких температурах. Так, например, полигонизация является результатом увеличения плотности дислокаций прн пластической деформации в условиях высокой температуры и большой длительности нагружения, облегчающих перегруппировку дислокаций путем их восхол дения и расположение их в виде границ, вызывающее более значительный наклон кристаллографических плоскостей смежных участков решетки. [c.143]

В структуре- поверхностной зоны встречается небольшое количество рекристаллизованных зерен со значительной плотностью дислокаций в самих зернах. В центральных зонах образцов образуется более четкая полн-гонизованная структура, большая часть субзерен имеет вытянутую форму. Вытянутые субзерна сгруппированы в пачки . Размеры субзерен поперечный /i = 1-4-3 мкм, продольный /2 = 50- 100 мкм. Наряду с пачками вытянутых субзерен встречаются равноосные субзерна размером до 5 мкм и небольшое количество объемов с большой плотностью дислокаций, но без четкой полигонизации. Внутри субзерен также наблюдается довольно высокая плотность дислокаций. В некоторых субзернах дислокации полностью связаны в стенки полигонов. Границы субзерен имеют четкую кристалографическую направленность по плоскостям 110 , 111 , 100 аустенита, по которым образуются границы субзерен при полигонизации (14, 49]. [c.53]

Наиболее важная микроструктурная- перестройка, которая происходит в процессе ползучести, заключается в образовании разориентированных субзерен (полигонизация), разделенных стенками дислокаций. Стенки образу ются от перераспределения геометрически необходимых дислокаций, которые согласовывают пластические несовместимости между зернами или между образцом из монокристалла и наковальнями. Субзерновая структура находится в состоянии динамического развития. Образующиеся стенки дислокаций мигрирует под действием напряжения и разрушаются. Резо-риентация стенок увеличивается с ростом деформации до тех пор, пока в результате их вращения без миграции не установится рекристаллизован-ная зерновая структура. При более высоких значениях напряжения и температуры увеличиваются силы, вызывающие миграцию границ, а также их подвижность, и границы могут мигрировать. Размер как субзерен, так и рекристаллизованных зерен зависит от приложенного напряжения и уменьшается по мере его возрастания. Эмпирические соотношения между размером зерен или субзерен и напряжением устанавливаются экспериментально и используются для того, чтобы восстановить напряжение, которое вызвало естественное деформирование горных пород. Однако представление о том, что размер субзерен или зерен равновесен при Данном напряжении, не обосновано. Размер субзерен не является независимой переменной и не оказывает существенного влияния на скорость ползучести, если только он не зафиксирован каким-либо образом. Преобразования зерен в результате динамической рекристаллизации, по-видимому, недостаточно, чтобы вызвать изменение механизма ползучести от описываемого степенной зависимостью до диффузионной ползучести. [c.190]

Вторая стадия возврата — полигонизацияделение зерен на части — полигоны (субзерна) размером 10- — 10 см. Полигонизация происходит в результате скольжения и переползания дислокаций, вследствие чего дислокации одного знака образуют стенки , разделяющие зерна на полигоны. На рис. 87 схематически показано образование полигонов, разделенных малоугловыми границами. [c.197]

Если при пластической деформации возникла ячеистая или суб-зеренная структура (см. рис. 12), то полигонизация при отжиге состоит не в формировании субзерен из хаотично расположенных дислокаций, а в развитии имеющейся ячеистой или субзеренной структуры. Размытые, плохо оформленные ячейки полностью окружаются границами, объемные стенки ячеек становятся более узкими, плоскими, тело ячеек еще больще очищается от дислокаций и ячейки постепенно превращаются в хорошо оформленные субзерна. [c.49]

Чем выше температура при испытаниях, тем больше скорость образования новых границ благодаря восхождению дислокаций. Описанный процесс известен под названием полигонизации зерен при пластической деформации и особеигю часто наблюдается при длительном нагружении материала. [c.150]

Неравномерность протекания полигонизации и рекристаллизации в горячедеформированных кристаллах позволяет проследить и некоторые особенности изменения дислокационной структуры при собирательной рекристаллизации зерен. Укрупнение зерен осуществляется путем выравнивания искривленных границ и контактных углов в направлении зерен, имеющих повышенную плотность дефектов (рис. 5). В некоторых поедаемых полигонизованных зернах еще сохранились выстроенные в стенки дислокации, что указывает на устойчивость полигонизованного состояния. [c.187]

Согласно современным представлениям [31, 72—75], деформация при е р осуществляется внутризеренным дислокационным сдвиговым течением металла и имеет весьма неоднородный характер. При этом возникает большое количесгво дефектов с разной плотностью в отдельных зернах. Вследствие неоднородности деформации зерен создаются также напряжения в смежных зернах. При нагреве деформированного металла происходит рекристаллизация. На 1-й стадии протекает процесс полигонизации — когда дислокации разного знака аннигилируют, а одноименно заряженные располагаются в ряд, образуя границы между блоками (полигонами). [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...