Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Рис. 4.6. Схема переползания дислокации {а-в): 1 - перемещение атома на место вакансии; 2 - уход атома от дислокации; 3 - начало переползания дислокации; 4 - частица второй фазы, блокирующая скольжение дислокации; 5 -дислокация; б - новое положение дислокации после переползания; 7 - направление скольжения дислокации


межфазные поверхности, дислокации, пересекающие плоскость скольжения. Через некоторые препятствия дислокации проходят, но при более высоких напряжениях. Такими препятствиями являются, например, пересекающиеся с плоскостью скольжения дислокации. Границы зерен являются непреодолимыми препятствиями, перед ними дислокации скапливаются. Каждое скопление дислокаций создает поле напряжений, отталкивающее приближающуюся дислокацию. Чем больше дислокаций в скоплении, тем сильнее отталкивание и тем труднее деформируется металл. Когда плотность дислокаций в скоплении достигает определенного значения, в этом месте зарождается трещина.

При нагреве выше 0,3 Tj, начинает действовать другой механизм перемещения дислокаций-переползание. Оно представляет собой диффузионное смещение дислокации в соседние плоскости решетки в результате присоединения вакансий (рис. 4.6). Вакансии присоединяются последовательно к краю избы-

точной полуплоскости, что равносильно перемещению края на один атомный ряд вверх. Вакансии «атакуют» дислокацию в разных местах и поэтому на ней появляются ступеньки. По мере присоединения вакансий дислокация на значительном участке своей длины смещается на десятки плоскостей решетки. В результате переползания ослабляется тормозящий эффект частиц второй фазы. Переместившиеся дислокации далее сдвигаются путем скольжения под действием напряжения. При нагреве выше 0,3 Т„„ вакансии весьма подвижны, а необходимое число вакансий создается пластической деформацией.

Пластическая деформация поликристаллических металлов. Основная масса промышленных сплавов имеет поликристаллическую структуру. При деформировании поликристаллов отсутствует стадия легкого скольжения, деформация зерен начинается сразу по нескольким системам скольжения и сопровождается изгибами и поворотами плоскостей скольжения. Пока общая деформация


Рис 4.7. Изменение микроструктуры поликристаллического металла при деформации:

а-е = 0%;б-е = 1%;в-е = 40%; г-£ = 80-90%



мала, порядка I , зерна деформируются неоднородно в силу их разной ориентации по отношению к приложенным нагрузкам. С ростом деформации различия между зернами уменьшаются и изменяется микроструктура; зерна постепенно вытягиваются в направлении пластического течения (рис. 4.7, в). Внутри зерен повышается плотность дефектов. При значительных деформациях образуется волокнистая структура, где границы зерен различаются с трудом (рис. 4.7, г).

При значительной деформации в металле появляется кристаллографическая ориентация зерен, которая называется текстурой деформации. Текстура деформации-это результат одновременного деформирования зерен по нескольким системам скольжения. Она зависит от вида деформирования, кристаллической структуры металла, наличия примесей и условий деформирования.

При волочении или экструзии возникают так называемые аксиальные текстуры, когда определенное кристалло-[рафическое направление оказывается параллельным оси проволоки или прутка для большинства зерен (рис. 4.8).

При прокатке получается более сложная текстура. В этом случае параллельно плоскости прокатки лежит кристаллографическая плоскость и направление, которое образует с направлением прокатки определенный угол п (см. рис. 4.8).


Рис. 4.8. Текстуры прокатки (а) и волочения (б):

1- 1 - направление прокатки; 2 - 2- ось текстуры; i - i - направление волочения

Рис. 4.9. Ячеистая структура наклепанной аустенитной стали 12Х18Н10Т после 60%-ной деформации

Текстура деформации делает металл анизотропным.

Как было установлено электронно-микроскопическими исследованиями, в наклепанных металлах появляется ячеистая тонкая структура (рис. 4.9). Ячейки диаметром 0,25-3 мкм представляют собой свободные от дислокаций участки; границы ячеек-это сложные переплетенные стенки дислокаций. Между собой ячейки разориентированы. У разных сплавов, естественно, имеются различия, которые зависят от химического состава сплавов, степени деформации.

Деформирование двухфазных сплавов оказывается более сложным. Каждая фаза имеет свои системы скольжения и свои критические напряжения сдвига. Сохранение неразрывности вдоль поверхности раздела фаз при деформировании усложняет пластическое течение. У двухфазных сплавов характеристики прочности выше, а пластичности ниже по сравнению с однофазными. При равных условиях в двухфазных сплавах образуются более сложные текстуры деформации. Процесс деформирования двухфазных сплавов зависит не только от свойств второй фазы и ее содержания в сплаве, но и от характера распределения этой фазы в структуре. Если хрупкая вторая фаза располагается в виде непрерывной сетки по границам зе-



рен, ТО сплав окажется хрупким. Если такое же количество второй фазы разместится в виде отдельных зерен в пластичной матрице-основе сплава, то сплав сохранит пластичность, а присутствие второй фазы проявится в упрочнении.

Особо важное значение имеет двухфазная структура, когда мелкие включения второй фазы равномерно расположены в пластичной матрице. Такой тип структуры получают термической обработкой (см. гл. 5), методами порошковой металлургии (например, частицы оксидов в металле) или иными способами (см. гл. 13). Когда движущаяся дислокация встречает на своем пути непроницаемые для нее включения, то она через них проходит, оставляя каждый раз дислокационные петли вокруг включений (рис. 4.10). Чем больше накопилось пе-

тель, тем больше упрочнение. Если число частиц растет и расстояние между ними уменьшается (до критического значения ~ 15 нм), то повышается сопротивление сдвигу.

Свойства пластически деформированных металлов. В результате холодного пластического деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Наклепанный металл запасает 5-10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (плотность дислокаций возрастает до 10- 10 см"-) и на упругие искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации.

При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, Ов, ао, сТупр) и понижаются пластич-





Рис. 4.10. Схемы перемещения дислокации в двухфазном сплаве при перерезании частиц второй фазы (а), при образовании дислокационных петель (б):

А - А ~ плоскость движения дислокаций; 7 -5 - последовательные стадии перемещения дислокаций



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65