 |
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 напряжение текучести. Таким способом распространяется пластическая деформация в соседние 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.
Повышение прочности оценивается по соотношению Холла-Петча – эмпирическому соотношению между размером зерна и пределом текучести для поликристаллических материалов (зависимость справедлива только для чистых металлов или сплавов без субструктуры и без вторых фаз).
σт = σo+k d-1/2,
где σт — предел текучести; σo — напряжение трения решетки (напряжение начала движения дислокации, когда d — диаметр зерна → ∞ → переход в монокристалл); k – константа (учитывающая влияние структуры границ зерен, степени закрепления дислокаций, легирования).
Деформационное упрочнение
Деформационное упрочнение (наклеп, нагартовка) металлов – непрерывное повышение приведенного напряжения сдвига по мер увеличения пластической деформации. Наклеп характеризуется кривой деформационного упрочнения (рис.16).
|
|
|
Рис. 16.
Можно выделить три характерных участка:
- 0a – соответствует упругой деформации;
- ab – стадия слабого упрочнения. Происходит легкое скольжение дислокаций в системах скольжения с максимальным фактором Шмида cosφcosα=0,5. Торможения дислокаций нет. Для поликристаллических материалов эта стадия отсутствует, т.к. дислокации тормозятся на границах зерен. Плотность дислокаций в т. b составляет 107-108 см-2.
- bc – стадия значительного упрочнения. Происходит множественное скольжение дислокаций в системах с фактором Шмида менее 0,5, их пересечение, образование порогов, диполей, генерация дислокаций источниками Франка-Рида, повышение их плотности до 1011-1012 см-2.
-cd – динамический возврат. По мере увеличения напряжения винтовые дислокации начинают совершать поперечное скольжение, обходя препятствия. Наблюдается снижение коэффициента упрочнения. Точка d соответствует моменту зарождения трещин в металле.
Деформационное упрочнении широко используется для получения высокопрочной проволоки с содержанием 0,8-0,9 % С. Структура стали должна представлять собой феррито-карбидную смесь тонко пластинчатого строения. Такая структура может быть получена методом патентирования.
Холоднодеформированная патентированная проволока широко используется для изготовления пружин, в которых применяют деформационное старение для повышения предела текучести (предела упругости) и релаксационной стойкости.
Проволока особо высокой прочности (>3500 МПа) примениется для изготовления тросов, прядей и других изделий, работающих в основном при осевых нагрузках.
Следует отметить, что нагартовку не считают эффективным способом повышения жаропрочности чистых металлов. В металлах технической чистоты при температурах выше (0,3...0,35) Тпл интенсивно развивается полигонизация, а выше (0,35...0,45) Тпл – рекристаллизация, вызывающие снятие нагартовки.
|
|
|
Список литературы
1. Механические свойства металлов: учебное пособие/ М. Л. Берштейн, В. А. Займовский. – М., 1979. – 495 с.
2. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: МИСИС, 2005. – 432 с.
3. Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия н материаловедение. Справ, изд. Пер. с нем. М.1 Металлургия, 1982. 480 с., (С.19-24, 90-108).
4. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. – М.: Металлургия, 1985. – 408 с., (С. 107-117, 218-240).
5. Либенсон Г.А. Производство порошковых изделий. – М.: Металлургия, 1990. – 240 с., (С.168-181).
6. Бельченко Г.И., Губенко С.И. Основы металлографии и пластической деформации стали. – Вища шк. Головное изд., 1987. – 240 с., (С. 13-41, 66-110).
7. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы: Методы получения и свойства. – Екатеринбург: УрО РАН, 1998. – 178 с.,(С. 116-145).
8. Батаев А.А., Батаев В.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 384 с., (С. 29-35, 112-120)
9. Матренин С.В., Слосман А.И, Техническая керамика: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. 75 с., (С. 36-42).
10. Твердорастворное упрочнение.
11. Дисперсионное упрочнение.
12. Дисперсное упрочнение.
13. Получение сверхмелкого зерна (зернограничное упрочнение)
14. Упрочнение сплавов путем образования прочной межзеренной сетки при их кристаллизации.
15. Деформационное упрочнение.
Оглавление
1. Введение …………………………………………………………………………………………….....1
2. Классификация способов упрочнения……………………………………………………….3
3. Твердорастворное упрочнение……………………………………………………………….4
4. Дисперсионное упрочнение………………………………………………………………….9
5. Дисперсное упрочнение……………………………………………………………………..13
6. Зернограничное упрочнение……………………………………………………………...…15
7. Деформационное упрочнение………………………………………………………….……15
8.Литература………………………………………………………………………………….....17
Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
|
|
|
Кафедра технологии твердых химических веществ
Курсовая работа по дисциплине «Физико-химия материалов и покрытий» на тему:
«Дислокационные методы упрочнения материалов»
Выполнил: студент 3 курса
группы 1101-72
Ильин А.Н.
Проверила: доцент
Евсеева Т. П.
Казань 2013 год
|
|
|
