На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Образование субструктуры

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

До сих пор мы принимали образование субструктуры как экспериментально установленный факт и не задавались вопросом, почему структура субзерен или субструктура вообще возникаете Можно также задать вопрос, почему в процессе пластической деформации при низких гомологических температурах возникает ячеистая структура. Иными словами, почему дислокации, образовавшиеся при пластической деформации, не распределены равномерно. Ответ на этот вопрос дал Холт [140]. Он показал/ что статистически равномерное распределение винтовых дислокаций является неустойчивым, так как связанная с ним упругая энергия высока. Поэтому такое распределение дислокаций переходит в неоднородное с модулированной дислокационной плотностью. Процесс образования модулированной дислокационной структуры ана-[9, С.73]

В процессе пластической деформации в металле поверхностного слоя происходит дробление зерен на фрагменты и блоки с угловой разориентировкой их (образование субструктуры). Микроструктура поверхностного слоя образуется измельчением и дроблением зерен с ориентацией их в направлении усилия деформирования.[3, С.50]

В зависимости от температурного режима термоциклирования деформации протекают по-разному. Так, известно [125], что термические напряжения при высокотемпературных теплосменах вызывают в материалах пластическую деформацию путем проскальзывания по границам, миграцию границ и образование субструктуры, а кроме того, полигонизацию и рекристаллизацию. Структурные напряжения в данном случае не играют существенной роли, так как вследствие значительной подвижности границ они непрерывно релаксируют. Наоборот, изменение температуры в низкотемпературной области может вызвать из-за малой подвижности границ значительные структурные напряжения, приводящие иногда к образованию трещин. При этом помимо внутризеренного скольжения наблюдаются интенсивное двойникование, фрагментация зерен и образование полос деформации. Эти представления лежат в основе механизма, получившего в литературе название «термического зацепления» [239], согласно которому релаксация напряжений, возникающих вблизи зерен при высоких температурах, осуществляется путем течения по границам зерен, а при низких — в результате пластической деформации сколь-[8, С.15]

Следует указать также на отмеченную в работе [379] разницу в склонности различных металлов к порообразованию, зависящую от конфигурации дислокаций. Так, в меди, где энергия дефектов упаковки мала, дислокации расщеплены, поперечное скольжение и переползание их и, следовательно, образование субструктуры затруднены". В этом случае дислокации не могут действовать как стоки для вакансий и последние конденсируются на зародышевых трещинах вдоль границ. В результате поры наблюдаются в меди в широком интервале температур. В никеле, где энергия дефектов упаковки выше, чем в меди, и особенно в алюминии, где она очень высокая, довольно легко происходит переползание дислокаций, поэтому, видимо, зернограничные поры и трещины в алюминии не удалось обнаружить вплоть до температуры плавления, хотя в никеле они и обнаружены.[5, С.402]

Природа прожилок в структуре, появляющейся в зернах многих металлов и сплавов, еще не совсем ясна. Они могут быть вызваны субструктурой. По мнению Ханеманна, Шрадер и Тангердинга [13], прожилки в структуре обусловлены в феррите тонкими выделениями (третичными составляющими) цементита и нитрида. Тангердинг [14], Эйлендер и Корнелиус [15] образование субструктуры объясняют тем, что кристаллы феррита при у -»- а-превращении растут в форме кристаллического скелета, отдельные части которого обнаруживают незначительное различие в строении решетки. Возникающее нарушение усиливается вследствие выделения третичных составляющих на местах стыка.[2, С.29]

Влияние температуры испытания в интервале от 20 до -196 °С на образование мартенсита при малоцикловой усталости изучали в работе [59] на образцах из аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т в условиях чистого изгиба. Образцы подвергали закалке в атмосфере аргона от 1050 °С Деформирование в условиях малоцикловой усталости проводили при циклической деформации 0,87, 2,5 и 4% и количестве циклов п = (0,2-0,8) Np, где Np - число циклов до разрушения. Фазовые превращения и образование субструктуры изучали методом электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Было показано, что при комнатной температуре при циклическом деформировании не наблюдали мартенситное превращение в структуре материала. Но при температуре испытания -30 °С было обнаружено образование а1-мартенсита, причем максимальное его количество (до 40-60%) образуется при максимальной амплитуде деформации 4%. При -196 °С также максимальное количество а'-мартенсита (80-90%) наблюдалось при деформации 4%. Было высказано предположение [59], что в этой стали мартенситное превращение за счет циклической деформации протекает по схеме у -> б ™» а'.[7, С.239]

Диффузионные процессы характеризуются накоплением пластической деформации путем направленной диффузии атомов. Одним из проявлений диффузии является полигонизация, связанная с восходящим (диффузионным) движением краевых дислокаций из их плоскостей скольжения и образованием вертикальных рядов дислокаций. Образующиеся в результате такого перераспределения дислокаций блоки разориентированы на небольшую величину, т. е. имеют малоугловые границы. Такие блоки или субзерна могут возникать при усталости металла. Наиболее интенсивное образование субструктуры обычно наблюдается в начальный период усталости, составляющий менее 10% общей долговечности.[3, С.32]

Ден (третий тип зависимости). Причина стабилизации — равновесие упрочнения и разупрочнения при циклическом нагружении. Например, как было показано, в монокристаллах Мо кинетика изменения неупругой деформации за цикл связана с кинетикой изменения дислокационной структуры в процессе циклического на-гружения следующим образом: увеличение Д&н на ранних стадиях циклического нагружения обусловлено размножением дислокаций в условиях множественного скольжения и последующей перегруппировкой дислокаций; стабилизация Дев обусловлена одновременным действием двух противоположных процессов: разупрочнения (перегруппировка дислокаций, образование субструктуры) и упрочнения (экранировка скольжения поверхностным слоем).[6, С.137]

структура феррита особенно четко проявляется в участках, обогащенных оксидом железа (III), в то время как в первично выделившихся 6-кристал-лах (начало затвердевания, обеднение кислородом) она выявляется нечетко. Кроме того, изображения структуры позволяют установить, что образование субструктуры происходит при у -> «-превращении; она ограничена границами зерен феррита. При большом увеличении видно, что внутри ячеек при содержании кислорода 0,003—0,016% имеются дисперсные выделения FeO, в то время как при содержании кислорода более 0,016% таких выделений нет. Это позволяет сделать вывод о том, что образование субструктуры не связано с выделением FeO и не зависит от содержания кислорода.[2, С.78]

(современную прочность диффузионные процессы мало влияют, но значительно влияют на ползучесть. Границы зерен способствуют упрочнению при быстром нагружении, а при ползучести являются наиболее слабыми местами структуры, по которым и начинается разрушение. Рассматривая подробнее кривую ползучести (рис. 6.3), отметим, что на участке аЪ замедляется скорость деформации за счет перераспределения нагрузки между зернами в сторону более равномерной. На этом участке наблюдается преобладание процесса упрочнения (за счет действия нагрузки), перераспределение дислокаций и образование субструктуры. На[4, С.138]

напряжений и характеризуется коэффициентом диффузии D" (е — упругая деформация кристаллической решетки). Величина D" пропорциональна Д= (ГА — ГВ)!ГВ, где ГА и гв — атомные радиусы компонентов А и В, образующих твердый раствор. Атомы с большим радиусом при деформации решетки стремятся переместиться в растянутые участки, а атомы с меньшим радиусом — в сжатые. Уравнение (1.1) показывает, что в искаженной кристаллической решетке возможна восходящая диффузия за счет второго члена уравнения, даже когда градиент концентрации равен нулю. Таким образом, напряженное состояние решетки, так же как и образование субструктуры, способствует ускорению процесса диффузии. .,..•..[8, С.16]

Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванова В.С. Новые пути повышения прочности металлов, 1964, 120 с.
2. Беккерт М.N. Справочник по металлографическому тралению, 1979, 340 с.
3. Сулима А.М. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов, 1974, 256 с.
4. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов, 2001, 640 с.
5. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических сплавов, 1971, 496 с.
6. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении, 1981, 344 с.
7. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов, 2003, 257 с.
8. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин, 1989, 257 с.
9. Чадек Й.N. Ползучесть металлических материалов, 1987, 305 с.

На главную