Атмосферы применяют

1 Для распределения растворенных атомов, в особенности образующих раствооы внедрения, важное значение имеет дислокационная структура. Обычно вокруг дислокаций скапливаются растворенные атомы (образуя «атмосферы Коттрелла»), что затрудняет перемещение дислокаций, другими словами, повышает прочность.

металла растворителя) скапливаются в сжатой зоне решетки, атомы больших размеров — в растянутой зоне решетки. При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного элемента располагаются в растянутой области вблизи ядра дислокации (рис. 51, г). В области дислокаций чужеродным атомам легче размещаться, чем в совершенной области решетки, где чужеродные атомы вызывают более значительные искажения решетки :. Атомы внедрения значительно сильнее связываются с дислокациями, чем атомы замещения, образуя атмосферы Коттрелла. Образование «атмосфер» сопровождается уменьшением искажения решетки, что предопределяет их устойчивость. Выход или отрыв атомов из атмосферы Коттрелла требует значительной энергии.

Значительно затрудняют движение дислокаций, а следовательно, повышают прочность атмосферы Коттрелла даже при малом содержании второго компонента. При образовании твердого раствора вне-

B. Маенниг и X. Тафернер также пришли к выводу, что физический предел выносливости является природным свойством кристаллической решетки и его проявление связано с существованием порогового напряжения образования полос скольжения. В то же время они отмечают, что на формирование физического предела выносливости влияют многие факторы: микроструктура, тип кристаллической решетки, энергия дефекта упаковки, величина зерна, атомы замещения и внедрения, деформационное старение, процессы упрочнения и разупрочнения. Из возможных механизмов упрочнения при взаимодействии дислокаций с атомами внедрения (атмосферы Коттрелла, Су-зуки и Сноека) эти авторы отдают предпочтение атмосферам Сноека, то есть блокированию дислокаций упорядоченно распределенными атомами внедрения. В целом же В. Маенниг и X. Таферпер приходят к выводу, что в настоящее время трудно дать единую интерпретацию появления физического предела выносливости у металлов и сплавов с разным типом кристаллической решетки.

Коттрелловский механизм [4, 52, 53] называют еще теорией верхнего предела текучести, поскольку он появился фактически как объяснение часто наблюдаемого в ОЦК-металлах зуба текучести. Данный механизм предполагает закрепление дислокаций примесными-атмосферами (атмосферы Коттрелла), которые препятствуют движению дислокаций, пока при нагружении материалов не будет достигнуто некоторое критическое значение, напряжения (верхний предел текучести), необходимое для разблокирования дислокаций. Поскольку это критическое напряжение, как правило, значительно превышает напряжение, необходимое для движения свободных дислокаций при данных условиях нагружения, то из-за резкой зависимости скорости дислокаций от напряжения перегрузка вызывает лавинообразный процесс их размножения, что, в свою очередь, приводит к спаду нагрузки после верхнего предела текучести. Позже Эшельби показал [8], что разблокирование дислокаций из атмосфер практически невозможно, так как для этого требуются напряжения, близкие к теоретической прочности. Поэтому в дальнейших изложениях теории Коттрелла стали заменять разблокирование генерацией свежих дислокаций в окрестности концентраторов напряжений (включения второй фазы, дисперсные частицы, стыки трех зерен, ступеньки на границах зерен и т. д.), что действительно нашло экспериментальное подтверждение [54—56].

Атомы растворенного компонента нередко скапливаются у дислокаций (рис. 30, в, г) снижая их упругую энергию. В растворах замещения атомы меньшего размера (по сравнению с атомами металла растворителя) скапливаются в сжатой зоне решетки, атомы больших размеров — в растянутой зоне решетки. При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного элемента располагаются в растянутой области под краем экстраплоскости (рис. 30, г). В области дислокаций чужеродные атомы легче размещаются, чем в совершенной области решетки, где такие атомы вызывают значительные искажения решетки. Атомы внедрения значительно сильнее связываются с дислокациями, чем атомы замещения, образуя так называемые атмосферы Коттрелла. Образование атмосфер сопровождается уменьшением искажения решетки, что предопределяет их устойчивость.

Повышение прочности (рис. 79) в твердом растворе замещения прямо пропорционально концентрации растворенного элемента (до 10—30 %). Однако абсолютная величина упрочнения зависит от вида растворимого компонента (рис. 79). Величина Ки ПРИ образовании твердых растворов снижается. В случае твердого раствора внедрения прочность во много раз больше, чем при образовании твердого раствора замещения при той же концентрации. Очень затрудняют движение дислокации, а следовательно, повышают прочность атмосферы Коттрелла, даже при малом содер-

Атмосферы Коттрелла 38

Основными элементами дислокационной структуры являются: дислокации, характер их расположения друг относительно друга, а также все факторы, непосредственно затрудняющие передвижение дислокаций. Основными из них являются границы зерен и субзерен, атмосферы Коттрелла, атмосферы Сузуки и высокодисперсные твердые включения — стопоры. Рассмотрим каждый из перечисленных элементов.

Атмосферы Коттрелла. Эти элементы дислокационной структуры формируются в результате предпочтительной диффузии к дислокациям тех атомов внедрения в данном сплаве, которые имеют очень малые радиусы (для стали это атомы углерода и азота). Между дислокациями и атомами внедрения происходит довольно значительное взаимодействие, затрудняющее передвижение дислокаций и повышающее прочность металла (см. рис. 1.12, участок В'С').

Однако термообработка в большинстве случаев производится с целью получения у стали более высоких показателей прочности. В связи с этим режим обработки должен быть построен таким образом, чтобы получающаяся после ее завершения дислокационная структура характеризовалась более высокой плотностью дислокаций и наличием в ней элементов, затрудняющих процесс пластической деформации (дислокационные стенки, атмосферы Коттрелла, стопоры).

В глубоких стволах температура пород достигает +50° С, и для искусственного охлаждения рудничной атмосферы применяют новый тип кондиционера — вихревую трубку (рис. 11). Принцип ее действия следующий: подсушенный сжатый воздух, поступающий в трубку, вращается с очень высокой скоростью и разделяется на порцию относительно большого объема с низкой температурой и порцию относительно малого объема с высокой температурой. Горячий воздух проходит по змеевику,

Одним из наиболее доступных методов изготовления порошков в производственных условиях является метод восстановления немагнитной окиси железа a-Fe2O3 окисью углерода [5,8]. Исходным материалом в данном случае служит окись железа в виде крокуса или железного сурика. В качестве восстановительной атмосферы применяют светильный газ, содержащий смесь СО + СО2. Мелкоизмельчённый порошок (пудра) закладывается в железную камеру, снабжённую двумя приваренными сверху железными трубками для ввода и выпуска светильного газа. Газ, входя в камеру с одной стороны, наполняет её и выходит с другой стороны. Камера внутри имеет две полочки, на которые устанавливаются одна над другой неглубокие открытые сверху железные коробки для порошка. Камера снабжена плотной с асбестовой прокладкой дверцой, прикрепляющейся к камере четырьмя винтами. Порошок насыпается слоем до 3—5 мм. Заполненная камера помещается в электропечь, где и нагревается. При достижении температуры печи 230° С через камеру пропускается газ небольшой струёй, затем при температуре 500—550° С — сильной струёй. Выходящий наружу газ поджигается. Обработка порошка при этой температуре длится около одного часа. Печь охлаждается до 80—100° С при включённом газе, после чего доступ его в камеру прекращается. После полного охлаждения камера вынимается из печи и раскрывается. Порошок, полученный таким способом, имеет чёрный цвет. Для получения порошка светлокоричневого или тёмнокрасного цвета его извлекают из печи при температуре в 80—100" С, быстро рассыпают на железном листе и размешивают. Охлаждаясь на воздухе, порошок приобретает светлокоричневую окраску.

В качестве защитной атмосферы применяют водород, окись азота с водородом диссоциированный аммиак,водяной газ, генераторный газ и неполностью сожженный пропан или светильный газ.

В качестве защитной атмосферы применяют водород, окись азота с водородом, диссоциированный аммиак, водяной газ, генераторный газ и неполностью сожженный пропан или светильный газ.

Пористые подшипники. При спекании пористых подшипников в качестве защитной атмосферы применяют водород, водородно-азотную смесь, генераторный газ, частично сожженный природный газ. Бронзо-графитовые пористые подшипники спекают при температуре 750— 800° С с выдержкой 1—4 ч, железо-графитовые пористые подшипники и пористое железо — при температуре 1100—1200° С с выдержкой 1—3 ч.

Температура спекания должна быть 1200—1300° С, а атмосфера печи — строго безокислительной. Для создания такой атмосферы применяют тщательно очищенный и просушенный водород.

В качестве защитной атмосферы применяют сухие и очень чистые газы (аргон, гелий, водород, водород в сочетании с парами галлоидных солей хрома или марганца, фторированную атмосферу). Пайку в этом случае производят в специальной камере. Под изделие помещают хлористые или фтористые соли хрома, марганца или других металлов. В верхней части камеры располагают гранулированный или порошкообразный хром, никель, марганец, железо, которые служат для регенерации паров металла в атмосфере. При нагреве соли выделяют соответствующие пары, которые препятствуют окислению паяемого ме-

Методы спектральной прозрачности атмосферы применяют с оптическими схемами трассовых измерений в широком спектральном интервале. При контроле и мониторинге атмосферных аэрозолей природного и антропогенного происхождения результаты таких измерений обеспечивают качественно новые возможности анализа микрофизических и химических характеристик наблюдаемого аэрозоля путем решения обратных задач (обращением измеренных коэффициентов аэрозольного ослабления). При контроле и мониторинге атмосферных газов удается на основании результатов измерений по методике дифференциального поглощения оценить содержание некоторых газов в атмосфере, не прибегая к спектрофотометрическим методам высокого разрешения.

Закалка. Нагрев сталей под закалку проводят с подогревом 650-700 °С и последующим нагревом до температуры закалки 7з, при которой сохраняется мелкое зерно (не крупнее № 9-11), а аустенит обогащается углеродом и легирующими элементами. Для защиты от обезуглероживания нагрев заготовок проводят в соляных ваннах. При нагреве в камерных печах без защитной атмосферы применяют упаковки (см. выше).

Использование газовой защиты металла в процессе его расплавления и разливки потребовало применить конструкцию печи с герметичной крышкой. Защитный газ под давлением примерно 50 кПа подается в пространство между зеркалом металла и крышкой печи, а также в сифон. Для создания защитной атмосферы применяют шестифтористую серу (элегаз), предварительно смешанную с воздухом, или сернистый ангидрид в чистом виде.