2.4 Взаимодействие дефектов кристаллического строения

Из-за того, что вокруг дефектов кристаллического строения возникает области упругих искажений, дефекты взаимодействуют между собой. Дислокации чаще всего расположены таким образом, чтобы искажения кристаллической решетки вокруг них (т.е. вектор Бюргерса) были минимальны. При этом и перемещение дислокаций происходит легче - в наиболее плотноупакованных кристаллографических плоскостях и направлениях. Наибольшей плотностью упаковки обладают кристаллические решетки металлов, поэтому они и обладают хорошей пластичностью. При этом дислокации располагаются преимущественно в параллельных кристаллографических плоскостях и при этом сила взаимодействия между такими дислокациями зависит от их взаимного расположения.

Анализ такого взаимодействия показывает, что одноименные дислокации должны располагатьсчя друг над другом, а разноименные – под углом 45°, при этом суммарные искажения кристаллической решетки будут минимальными.

Силы взаимодействия дислокаций проявляются на небольших расстояниях, т.е. когда дислокаций мало результат такого взаимодействия заметить трудно, а вот когда их много, то есть после пластической деформации это взаимодействие проявляется активно. Дислокации, выстраиваясь в соответствии с равновесным положением, образуют стенки и разбивают кристалл на фрагменты, разориентированные друг относительно друга на небольшие (до 5°) углы. Этот процесс называется полигонизацией, изменяет структуру и свойства металлов, а ответственность за это лежит на характере взаимодействия дислокаций.

Активно взаимодействуют дислокации и с точечными дефектами. Например, атомы внедрения, как углерод либо азот в сталях, наиболее охотно располагаются в зонах растяжения, т.е. под экстраплоскостью, выстраиваясь в цепочки и образуя так называемые атмосферы Котрелла. В случае проявления такого взаимодействия, дислокациям гораздо выгоднее энергетически находится над такой цепочкой атомов внедрения и сдвинуть их с места (провести деформацию) под воздействием внешних сил становится гораздо труднее. Это приводит к повышению предела текучести, что проявляется, например, в низкоуглеродистых сталях для холодной штамповки после холодной прокатки и выдержки, называется деформационным старением, и, в указанном случае, является крайне нежелательным, так как не только увеличивает усилия, необходимые для производства деталей методом холодной штамповки, но и снижает пластичность металла.

ТЕМА № 3 : ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И

ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил. Различают упругую и пластическую деформацию. Деформация вызывается действием внешних сил, приложенных к телу, или различными физико-механическими процессами, возникающими в самом теле (изменение удельного объема при фазовых превращениях, температурный градиент, неравномерный нагрев или охлаждение и т.д.) Возникающие при этом напряжения в случае одноосного растяжения имеют вид:  = P/F (кгс/мм² , Н/мм²). Однако приложенная сила Р не всегда перпендикулярна к площадке F (сечению), а направлена под некоторым углом. Следовательно, в теле возникают нормальные и касательные напряжения. Поэтому различают временные напряжения, обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающие после ее снятия, и внутренние напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без действия внешней нагрузки. Напряжения І рода (зональные) – это макронапряжения, возникающие главным образом в результате технологических процессов и уравновешивающиеся в объеме всего изделия (тела). Напряжения ІІ рода – микронапряжения, чаще возникают в процессе фазовых превращений или деформации металла и уравновешиваются в объеме зерна (кристалла) или субзерна. Напряжения ІІІ рода – микронапряжения, представляющие собой статические искажения кристаллической решетки, т.е. смещение атомов на доли Å из узла кристаллической решетки и локализуются в объеме кристаллической ячейки. Напряжения ІІ и ІІІ рода определяются только тонкими методами исследования (например, рентгеноструктурным методом).