Ориентационная зависимость

5. Между решетками исходной и мартенситной фаз существуют определенные ориентационные соотношения.

Как уже показано в табл. 1.2, при превращении ?>О3 -И 8 Я в целом имеются эквивалентные ориентационные соотношения решеток 12 типов. Кристаллы мартенсита, имеющие указанное ориентационное соотношение решеток, называют двойниковыми доменами.

Подробно это изложено в работах [ 108, 111]. В исследовании [ 108] анализ взаимных ориентировок выполнялся на монокристаллах конструкционных легированных сталей. Путем построения и расшифровки полюсных фигур авторы определили, что при прямом мартенситном превращении реализуются промежуточные ориентационные соотношения, отличающиеся от соотношений Кудрюмова — Закса на угол около 2°:

Однако последующие работы, обнаружившие эпитаксиальные связи при кристаллизации веществ, имеющих практически4любые значения разностей периодов решетки, дали основание считать, что в изложенной концепции имела место переоценка роли размерного фактора. Эти результаты по сути дела доказали неоправданность деформационной модели эпитаксии [119], а следовательно, и предложенного объяснения измельчения зерна при ускоренном нагреве. Дело в том, что нарушение когерентности на границе раздела фаз вследствие накапливания упругих деформаций вовсе не обязательно должно приводить к нарушению их взаимной ориентировки. Очень часто понятия "когерентность" и "взаимная ориентировка" фаз отождествляются. Тем не менее, как отмечалось А.Л. Ройтбурдом [ 33], наличие когерентности прямо не вытекает из экспериментальных данных о кристаллогеометрии переходов. Ориентационные соотношения являются показателем генетической связи и только косвенно указывают на существование фактической связи между сосуществующими фазами. Таким образом, ориента-ционные соотношения могут существовать и между фазами, не являющимися полностью когерентными одна по отношению к другой. Учитывая большие упругие деформации, возникающие на когерентной границе при фазовом превращении, сопровождающемся объемными изменениями, наиболее вероятно образование частично когерентных зародышей, ни в какой степени не исключающих взаимной ориентации фаз.

В условиях высоких скоростей нагрева ориентационные соотношения фаз не нарушаются, так как превращение за счет большого перегрева и связанного с этим увеличения выигрыша энергии AF развивается быстрее, чем релаксационные процессы. Это приводит к полной кристаллогеометрической обратимости а -* 7-превращения и восстановлению зерна. Релаксация напряжений в этом случае происходит при более высоких температурах - в точке Ь Чернова, где вследствие рекристаллизации зерно измельчается.

Как уже указывалось, при низкотемпературном окислении при температурах ниже 570—450° С на поверхности железа образуются более прочные пленки окислов, обладающие защитными свойствами. Это обусловлено тем, что на границе с железом образуется слой, состоящий из фазы Fe3O4, имеющий более высокое сопротивление диффузии ионов железа в решетку Fe304 и проникновению кислорода. В. И. Архаров [791 ] указывает, что перестройка решетки железа в решетку Fe3O4 гораздо сложнее, чем случай перестройки ее в фазу FeO. П. Д. Данков [732], исследовавший ориентационные соотношения, указал, что они могут быть настолько неблагоприятны, что процесс перестройки металлической решетки в фазу Fe3O4 полностью парализуется.

Точное определение кристаллографической ориентировки фольги при ее исследовании в электронном микроскопе позволяет устанавливать ориентационные соотношения кристаллов разных фаз. Если ориентационное соотношение между фазами известно, то задача сводится к нахождению конкретного варианта этого соотношения (такие задачи приходится решать, например, при исследовании кристаллострук-турных особенностей мартенситных превращений). Для решения указанной задачи достаточно установить.точную ориентировку одной пары соседствующих кристаллов обеих фаз (в простейшем случае получить одну МДК с двумя сетками рефлексов от обеих фаз. После этого отыскивают пары взаимно параллельных плоскостей и лежащих в них направлений, входящих в ориентационное соотношение и описывающих найденную взаимную ориентировку кристаллов. Для этого можно использовать стандартные стереографические проекции, отвечающие данному ориентационному соотношению, или матрицы размерного и структурного соответствия, вычисленные для различных конкретных вариантов этого соотношения [7].

сти: морфологию, размеры и распределение частиц второй фазы, ее кристаллическую структуру и ориентационные соотношения с матрицей на разных стадиях распада, структуру межфазной поверхности и др. Особое значение имеет анализ дифракционного контрас-

Подробно это изложено в работах [ 108, 111]. В исследовании [ 108] анализ взаимных ориентировок выполнялся на монокристаллах конструкционных легированных сталей. Путем построения и расшифровки полюсных фигур авторы определили, что при прямом мартенситном превращении реализуются промежуточные ориентационные соотношения, отличающиеся от соотношений Кудрюмова — Закса на угол около 2°:

Однако последующие работы, обнаружившие эпитаксиальные связи при кристаллизации веществ, имеющих практически' любые значения разностей периодов решетки, дали основание считать, что в изложенной концепции имела место переоценка роли размерного фактора. Эти результаты по сути дела доказали неоправданность деформационной модели эпитаксии [119], а следовательно, и предложенного объяснения измельчения зерна при ускоренном нагреве. Дело в том, что нарушение когерентности на границе раздела фаз вследствие накапливания упругих деформаций вовсе не обязательно должно приводить к нарушению их взаимной ориентировки. Очень часто понятия "когерентность" и "взаимная ориентировка" фаз отождествляются. Тем не менее, как отмечалось А.Л. Ройтбурдом [ 33], наличие когерентности прямо не вытекает из экспериментальных данных о кристаллогеометрии переходов. Ориентационные соотношения являются показателем генетической связи и только косвенно указьтают на существование фактической связи между сосуществующими фазами. Таким образом, ориента-ционные соотношения могут существовать и между фазами, не являющимися полностью когерентными одна по отношению к другой. Учитывая большие упругие деформации, возникающие на когерентной границе при фазовом превращении, сопровождающемся объемными изменениями, наиболее вероятно образование частично когерентных зародышей, ни в какой степени не исключающих взаимной ориентации фаз.

В условиях высоких скоростей нагрева ориентационные соотношения фаз не нарушаются, так как превращение за счет большого перегрева и связанного с этим увеличения выигрыша энергии AF развивается быстрее, чем релаксационные процессы. Это приводит к полной кристаллогеометрической обратимости а ->• 7-превращения и восстановлению зерна. Релаксация напряжений в этом случае происходит при более высоких температурах — в точке Ъ Чернова, где вследствие рекристаллизации зерно измельчается.

а — ориентационная зависимость напряжения начала течения кристаллов меди (МПа); б — расположение особых ориентировок на стереографическом треугольнике (4П2Н — четыре плоскости с двумя направлениями скольжения в каждой и т. д.).

Существенного различия в представленных соотношениях нет, хотя в одно из них и введено соотношение между вязкостью разрушения на сдвиг (Кпс) и на отрыв (Kic). Важным условием допустимости рассмотрения ситуации с ростом трещины с помощью любого из представленных соотношений является сохранение ориентационного соответствия траектории трещины для разных соотношений главных напряжений. Однако для малой толщины пластины имеет место ориентационная зависимость траектории трещины от соотношения главных напряжений [70].

Ориентационная зависимость роста трещин от соотношения главных напряжений характерна для тонких пластин. В них развитие трещины не может быть реализовано в полной мере на стадии нормального раскрытия берегов трещины вплоть до предельной величины вязкости разрушения для изучаемого материала. Наличие скосов от пластической деформации приводит к тому, что уже при небольшом размере трещины плоский излом составляет чуть больше половины толщины пластины. Очевидно, что для толщины менее 2 мм, когда ориентационная зависимость от главных напряжений роста трещины наиболее заметна, полное смыкание скосов от пластической деформации достигается при существенно меньших величинах КИН, чем циклическая вязкость разрушения материала, отвечающая окончанию второй стадии роста трещины по его полной кинетической диаграмме. Поэтому в критерии, учитывающем изменения в траектории трещины, следует вводить ограничения по величине Ке, когда еще правомерно говорить о нормальном раскрытии берегов трещины до момента полного смыкания скосов от пластической деформации.

толщине крестообразной модели более 5 мм нет зависимости ориентации плоскости трещины от соотношения Я,0 во всем диапазоне -1,0 < Я^ < 1,5. Применительно к алюминиевым сплавам в интервале толщины пластины 2 мм < t* < 5 мм имеет место переход в условиях развития процесса разрушения, когда ориентационная зависимость роста трещины от соотношения главных напряжений исчезает. Даже в тех случаях, когда в отверстиях делали горизонтальный надрез, который задавал пер-

До последнего времени фундаментальные исследования процессов структурообразования и разрушения при знакопеременном нагру-жении в основном были проведены на металлах с ГЦК решеткой и сплавах на их основе. Значительно меньше исследований выполнено на металлах с ОЦК решеткой. В то же время благодаря таким особенностям ОЦК металлов, как резкая температурная и скоростная зависимость критического сопротивления сдвигу, ориентационная зависимость предела текучести, следует ожидать значительно более сложной последовательности структурных изменений при знакопеременном нагружении по сравнению с металлами с ГЦК решеткой.

В работах [3, 4], выполненных на молибдене, получены кривые усталости для монокристаллов различных ориентировок и обнаружены сильная ориентационная зависимость усталостных характеристик и существенные различия в структуре приповерхностных слоев и Е объеме металла.

цах ориентировки ПД, что составляет отрезок по оси равный 8%. Аналогичная зависимость СРТУ от ориентировки образца наблюдается и при комнатной температуре, что видно при сравнении результатов, приведенных на рис. 5 для образцов ориентировки ПД, с данными рис. 6, полученными на образцах ориентировки ПВ. Ориентационная зависимость СРТУ для основного металла выражена в меньшей степени, чем у сварных соединений на образцах из зоны термического влияния. Таким образом, причиной такого поведения трещины в зоне термического влияния, по-видимому, являются остаточные напряжения, возникающие при сварке.

Рис. 3.57. Ориентационная зависимость интенсивности рассеяния, соответствующей первому максимуму интерференционной функции в модели СПУ-структуры [69]

Ориентационная зависимость деформации превращения во всех сплавах с эффектом памяти формы очень сильная. Когерентность деформации на границах зерен не сохраняется. Для предотвращения интеркрис-таллитного разрушения необходимо, чтобы при низких напряжениях действовал такой механизм деформации, при котором происходит релаксация напряжений. В сплавах Ti - Ni после обработки, ведущей к образованию твердого раствора, напряжение течения, обусловленного скольжением дислокаций, низкое------100 МПа. Можно считать в связи с этим,

231. Меркулов Л.Г., Коваленок Р.В., Коноводченко Е.В. Ориентационная зависимость поглощения ультразвуковых волн в щелочно-галлоидных кристаллах // ФТТ. 1969. Т. 11. № 10. С. 2769-2778.

б. Квазиизотропное состояние (см. 1.1). Поликристаллические материалы квазиизотропны вследствие большого числа кристаллитов (зерен) со статистическим распределением их ориентации в пространстве; в этом случае ориентационная зависимость упругих констант макроскопически практически не проявляется.