Зернограничного скольжения

Так, предел текучести феррита (в отожженной стали) может возрастать при уменьшении размера зерна в три раза. Зернограничное упрочнение наиболее эффективно при существенном измельчении зерна (d3» 1 мкм).

Зернограничное упрочнение. Границы зерен служат препятствиями для движения дислокаций. Если в зерне с благоприятной ориентировкой достигается напряжение, необходимое для работы источника дислокаций, раньше, чем в соседнем кристалле, тогда в благоприятно ориентированном зерне происходит вначале движение, а затем и скопление дислокаций, пришедших к границе зерна. Возникающие поля напряжений накладываются на внешние: это мо-" жет привести к тому, что в соседних зернах будет достигнуто активирующее напряжение течения. Таким способом распространяется пластическая деформация в соседние объемы (зерна). Процесс затрудняется, когда размер зерна уменьшается (число скопившихся на границах зерен дислокаций уменьшается, уменьшаются поля напряжений, но главное —• увеличивается набор разориентировок зерен, что суммарно делает границы более эффективным препятствием).

Зернограничное упрочнение. Границы зерен служат препятствиями для движения дислокаций. Если в зерне с благоприятной ориентировкой достигается напряжение, необходимое для работы источника дислокаций, раньше, чем в соседнем кристалле, тогда в благоприятно ориентированном зерне происходит вначале движение, а затем и скопление дислокаций, пришедших к границе зерна. Возникающие поля напряжений накладываются на внешние: это может привести к тому, что в соседних зернах будет достигнуто активирующее напряжение течения. Таким способом распространяется пластическая деформация в соседние объемы (зерна). Процесс затрудняется, когда размер зерна уменьшается (число скопившихся на границах зерен дислокаций уменьшается, уменьшаются поля напряжений, но главное — увеличивается набор разориентировок зерен, что суммарно делает границы более эффективным препятствием).

Предел текучести стали определяется уравнением Холла— Петча ат=01+/Су^~1/2 от, в феррито перлитных сталях характеризуется напряжением трения решетки а железа OQ, твердорастворным упрочнением Аатр, упрочнением за счет образования перлита Д(тп, деформационным упрочнением Аад, дисперсионным упрочнением Ааду Произведение /Суй~1/2 представляет собой зернограничное упрочнение Аа3 Влияние перечисленных механизмов упрочнения на пре дел текучести стали линейно аддитивно, т е может быть просуммировано Поэтому предел текучести феррито перлитной стали можно рассматривать как сумму следующих компонент

Зернограничное упрочнение определяется размером действительного зерна феррита d

вания новых зерен феррита Все это приводит к тому, что в сталях с дисперсными упрочняющими фазами достигает ся заметное измельчение зерна феррита, следовательно, дисперсионное упрочнение косвенно обусловливает допол нительное зернограничное упрочнение

При развитой субзереннои структуре зернограничное упрочнение по уравнению (33) не учитывается а учитывается субструктурное упрочнение по уравнению (31)

Зернограничное упрочнение Д<73 (или субструк турное упрочнение Дсг3 = KBrf~1/2 (33) (Дсгс = Кс*-1) (34) 30-40 VNb, T* (Al N— в нитридах)

Основными факторами упрочнения феррито перлитных сталей являются твердорастворное и зернограничное упрочнение Как правило, доля других компонентов упрочнения не превышает в сумме 20 % , т е они не вносят существенного вклада в предел текучести низколегированной1 стали На практике наиболее целесообразно использовать-дисперсионное упрочнение, так как карбонитридные фазы,

Поскольку при М К-структуре отливок отсутствует зернограничное упрочнение, то в сплавах, специально разработанных для таких отливок, как правило, отсутствуют карбидообразующие элементы (Hf, Zr), a углерод сведен к технологически возможному минимуму (0,002...0,004 %). Небольшие добавки Hf или Y могут вводиться для создания защитных пленок НЮ2 и Y2O3 для компенсации снижения жаростойкости из-за пониженного (до 4...6 %) хрома, что, в свою очередь, связано с высоким суммарным содержанием ос-образующих элементов [I (W + Мо + Та + А1 + + П) = 20...23 %].

Предел текучести стали определяется уравнением Холла—Петча от= о0 + Kyd~m. Величина <тт в феррито-перлитных сталях характеризуется напряжением трения GO решетки а-железа; твердора-створным упрочнением Да^; упрочнением за счет образования перлита Дап; деформационным упрочнением Дод; дисперсионным упрочнением ДсТду. Произведение КусГш представляет собой зернограничное упрочнение Ао3.

Таким образом, использование методов РКУ-прессования для получения субмикрозернистых структур позволяет достичь повышенных сверхпластических свойств, а именно низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности в ряде сплавов. На-нокристаллические сплавы проявляют повышенное сверхпластическое поведение, хотя это поведение связано со значительным деформационным упрочнением, которое, по-видимому, связано с изменением деформационных механизмов за счет трудности дислокационной аккомодации зернограничного скольжения в малых зернах [356].

мости зернограничного скольжения для аккомодации деформа-

Согласно теории зернограничного скольжения, границу зер-

Считается, что механизм зернограничного скольжения спосо-

На рис. 3.31 показана микрофотография, иллюстрирующая зернограничное скольжение при деформации растяжением би-кристалла свинца. Чтобы исследовать основные характеристики зернограничного скольжения, провели эксперименты, определив свойства границы зерен кристаллов и ориентировку двух кристаллических зерен, путем приложения напряжения в направлении параллельном границе зерен или под некоторым углом к ней. Большое число экспериментов выполнено также на поликристаллических металлах [51, 551. Во всех этих случаях наблюдали аналогичное зернограничное скольжение. На рис. 3.32 приведена

Рис, 3.34. Кривая ползучести высокочистого алюминия и доля ползучести по механизму зернограничного скольжения [60]:

Таким образом, на основе известных данных можно отметить следующие закономерности изменения величины зернограничного скольжения во времени, соотношения зернограничного скольжения и деформации, зависимости характеристик скольжения от напряжения и температуры в поликристаллических металлах.

На рис. 3.34 показана схема, иллюстрирующая указанное положение, Величиной зернограничного скольжения (в микрометрах) называют измеряемую на поверхности образца величину расхождения меток в направлении вдоль оси напряжений иеъ, как показано на рис. 3.33. Кроме того, применяется также метод расчета зернограничного скольжения по разнице полного удлинения и определенного статистическими методами удлинения кристаллических зерен, измеренного на разрезанном образце.

зернограничного скольжения объясняется моделью, в соответствии с которой дислокации, движущиеся из тела зерна, становятся зернограничными и затем перемещаются как зерногранич-ные дислокации.

в. Вклад зернограничного скольжения в деформацию ползучести постоянен за одно и то же время, но зависит от напряжения.

На рис. 3.36 приведены экспериментальные результаты, характеризующие соотношение между долей зернограничного скольжения К относительно полного удлинения гт алюминия и алюминиевых сплавов и напряжением. Величина egb, указанная на этом рисунке, определяется уравнением