Dislocații numite liniare defecte unidimensionale sau imperfecțiuni în rețelele cristaline ale metalelor reale care constituie tulburările specifice de structura de cristal asociate cu abateri de cristale reale ideale structura lor.
Dislocările sunt margini, șuruburi și curbiliniere mixte. Acestea apar în metale în timpul solidificării, deformări plastice și din alte motive, provocând crearea câmpurilor de deformare în rețeaua cristalină, rezultând într-o deformații și deplasări locale corespunzătoare.
Teoria dislocării a făcut posibil să se explice de ce rezistența reală a metalelor este izbitoare de rezistența teoretică (calculată ținând cont de forțele interacțiunii interatomice).
Să ne imaginăm că dintr-un anumit motiv a apărut o jumătate de plan de atomi în rețeaua de cristal, așa-numitul extra-plan Q (Figura 1.4). Marginea 3-3 'a unui astfel de plan formează un defect liniar (imperfecțiunea) rețelei, care se numește o dislocare a muchiei. Dacă o astfel de dislocare este la vârf, atunci ea este considerată pozitivă și este notată cu semnul ┬; Dislocarea marginii, situată sub (negativ), este marcată de semnul ┴.
Figura 1.4. Dislocarea în rețeaua de cristal.
O dislocare margine se poate extinde în lungime la multe mii de zăbrele perioadă, linia nu poate fi o linie dreaptă, și având o tensiune superficială, aceasta tinde să formeze o buclă închisă. O zonă de distorsiune elastică a rețelei se ridică în jurul dislocării. dislocații Lățime m. E. Distanta de la centrul defectului punct fără distorsiuni zabrele este mică și este egală cu mai multe distanțe interatomice.
Din cauza distorsiunii zăbrelele dizlocarea lângă acesta din urmă poate fi ușor deplasat la dreapta sau la stânga din poziția neutră și să comunice limita atomilor lor 3 atomi de 1 (vezi. Fig. 1.4) și adiacent la dreapta (stânga) jumătate avionul se va deplasa apoi în poziția intermediară, de cotitură .. formând astfel dislocarea extra și de-a lungul atomii de margine 2, etc. Astfel, dislocarea poate fi mutat (sau mai degrabă - transmise ca releu) de-a lungul unui plan de alunecare care este perpendicular pe de extra STI Q.
Dislocările în metale pot fi observate cu ajutorul unui microscop electronic.
Teoretic, elementar forfecare plastic (fig. 1.5), luând în considerare forțele interatomice pentru fiecare pereche de atomi de conjugat (în raport cu planul AA de alunecare), 1-1“, 2-2' și t. D., și având în vedere că, în planul de alunecare al realului cristal de metal are aproximativ 1014 atomi per cm2 secțiune transversală, necesită o forță extrem de mare (pentru fier tehnic, așa cum sa arătat, de zece ori mai mare decât este de fapt observat).
Conform teoriei dislocării, forfecarea din plastic a unui metal ar trebui considerată ca un proces de mișcare a releelor de dislocări. O diagramă simplificată a acestui proces este prezentată în Fig. 1.6.
Ca urmare a prezenței unei dislocații (fig.23a), o stare distorsionată a laturii cristaline apare pe ambele laturi ale alunecării AA în cristal cu o întrerupere a ordinii legăturilor ideale dintre atomi. În acest caz, va fi suficient să se aplice o forță externă mică P (mult mai mică decât forța P pentru o latură ideală, Fig.1.6b) pentru a provoca propagarea
Figura 1.5. Tăierea plastică într-o rețea de cristal ideală:
Figura 1.6. Schema de dislocare a forfecării din plastic.
valuri de deplasări parțiale succesive rânduri verticale atomii deasupra chitanței planul AA care să nu depășească o mai mare una din distanțele interatomice. Ca rezultat al acestui val trece dislocare, ca un fel de releu vor fi transmise secvențial atomi rândurile 3, 4 și la un moment dat, ia poziția arătată în fig. 1.6V. Ca rezultat, transmiterea mișcării de prejudecată particulară a unui număr de atomi 1 dislocare va veni la suprafață și să dispară, așa cum se arată în Fig. 1,6g. Astfel, rezultatul final al mișcării dislocării de-a lungul planului de alunecare AA a fost compensată de o distanță interatomică, și să pună în aplicare această schimbare a avut forță considerabil mai mică decât în absența luxații.
Din aceasta putem concluziona că procesul de schimbare în cristal este mai ușor, cu atât mai multe dislocări sunt în metal. Dimpotrivă, cu cât numărul de astfel de dislocări într-un metal este mai mic, cu atât mai puține posibilități de forfecare și cu cât metalul este mai puternic. Într-un metal în care nu se formează nici o dislocare, o schimbare este posibilă numai datorită deplasării simultane (ca întreg) a unei părți a cristalului față de cealaltă.
În acest caz, rezistența metal dislocare liberă trebuie să fie egal cu teoretic (punctul 1 din Fig. 1.7). Durabilitate cristal filiform metalic - așa-numitele whiskers (punctul 2 din figura 1.7.) - a fost apropiată de valoarea teoretică, că, potrivit ipotezei datorită unui număr foarte mic de dislocații. De exemplu, pentru mustăți de fier rezistență la tracțiune de 140 MN / m2 (MPa).
O creștere mare a rezistenței unui metal cu o creștere a perfecțiunii structurii sale cristaline (pentru exemplul mușchilor) este o confirmare convingătoare a teoriei dislocării.
Pe lângă obținerea cristalelor metalice libere, există și un alt mod de întărire a metalelor. Se pare că forța reală a metalelor scade cu creșterea numărului de dislocări doar la început. După ce a ajuns la o valoare minimă la o anumită densitate de dislocare critică (fig. 1.7), puterea reală începe să crească din nou. În creștere reală cu tărie o creștere a densității dislocațiilor, datorită faptului că, deși nu există nu numai paralele între ele luxatii, dar, de asemenea, dislocarea în diferite planuri și instrucțiuni de ghidare. O astfel de dispoziție va interfera unele cu altele mișcare, adică. E. Act deformării plastice elementar se va angaja simultan creșterea numărului de atomi, și puterea reală a metalului va crește.
Metodele convenționale de călire de metal, ceea ce duce la o creștere a densității de dislocare sunt durificării mecanice, și fragmentarea totală rafinament boabe de cristale, ca rezultat al tratamentului termic. Unele tehnici de dopaj lung cunoscute (de exemplu, încorporarea în zăbrele a metalului de bază atomi străini), creând tot felul de imperfecțiuni și denaturare a rețelei cristaline, împiedică libera circulație a dislocațiilor sau le blochează. Aceasta include, de asemenea, metode pentru formarea structurilor cu așa-numitele faze de întărire (de exemplu, întărirea dispersiei).
Cu toate acestea, în toate aceste cazuri, întărirea nu atinge valoarea teoretică. În consecință, în grade diferite, prezența dislocații în cristal reale de metal este cauza scăderea rezistenței sale datorită manifestării capacității de a se deforma plastic la tensiuni mai mici decât nivelul teoretic.
Trebuie remarcat faptul că interacțiunile dintre dislocări între ele și alte defecte de metal sunt atât de complexe încât, pe baza unor teorii simple de dislocare, nu se poate prezice forța solidelor. Totuși, teoria dislocărilor permite caracterizarea calitativă a proceselor de deformare, fractură și întărire a solidelor.
Teoria dislocării a devenit o parte integrantă a fizicii solidelor și a metalurgiei fizice. Toate procesele care apar în metale și aliaje, precum și formarea proprietăților lor, sunt indisolubil legate de caracterul și densitatea defectelor din structura cristalină și, în primul rând, de dislocări. Astfel, deformarea plastică, care este de obicei o schimbare intragranulară, este realizată, așa cum s-a spus mai sus, prin mișcarea dislocărilor.
Teoria dislocărilor explică relația dintre tulpini și stres, dezvăluie cauzele întăririi tensiunii (întărirea muncii). Cu cât este mai mare densitatea dislocării cu distribuție uniformă, cu atât este mai mare rezistența metalului.
Încălzirea soluțiilor solide nu poate fi explicată fără a lua în considerare interacțiunea atomilor dizolvați cu defecte în structura cristalină și, în primul rând, cu dislocări.
În jurul dislocărilor, se pot crea clusteri de atomi străini, numiți "atmosfere de Cotred". Formarea unor astfel de grupări (în special prin intermediul atomilor interstițiali) poate împiedica în mare măsură mișcarea dislocărilor, mărind astfel rezistența la deformare plastică.
Procesul de distrugere a metalelor nu poate fi explicat fără a se baza pe teoria dislocărilor, deoarece distrugerea și deformarea plastică sunt legate în mod inextricabil. Sunt propuse diferite modele de dislocare a formării nucleelor fisurii, care apar datorită acumulării de dislocări în fața barierelor.
Fără a invoca teoria dislocărilor, nu se poate explica fluajul metalelor, deoarece este determinat de procesele de alunecare și de "creeping" a dislocărilor.
Dislocările au un efect semnificativ asupra procesului de difuzie. Deoarece dislocările pot fi o sursă de locuri de muncă vacante (găuri atomice într-o latură de cristal), ele contribuie la accelerarea proceselor de difuzie. Dislocările pot reduce activitatea nucleării unei noi faze, fiind zone de excreție preferențială (de exemplu, în cazul întăririi precipitațiilor).
Teoria dislocărilor descrie natura interacțiunii unei dislocări cu particule dispersate ale altor faze și relevă motivele pentru întărirea aliajelor de îmbătrânire.
Deci, multe întrebări ale științei metalelor sunt legate în mod inextricabil de teoria dislocărilor. Teoria dislocare a determinat realizarea de rezerve ascunse de rezistență a metalelor, care constă în utilizarea mai amplă a forțelor de obligațiuni interatomice în rețeaua cristalină. Acest lucru se reflectă, printre altele, în dezvoltarea materialului inovator, substanțial dislocare free - (. Grafit, oxizi, etc.), metale whiskers și alte substanțe cristaline având o rezistență extrem de ridicată în creșterea rezistenței tipurilor cunoscute anterior de oțel prin tratament termomecanic combinat (TMT).
Teoria dislocării servește la continuarea dezvoltării științei metalelor și a aplicării practice a acesteia.
Controlați sarcina 2
Determinați capacitatea portantă a lui N. kN, o cusătură dreaptă întinsă de două foi de secțiune de 500x25 mm, din oțel C275. Controlul de calitate al cusăturii - vizuale.
Soluția. Determinați rezistența de proiectare a oțelului și îmbinării sudate, utilizând datele din tabelul 51, / 3 /. Pentru tabla de oțel C275 cu o grosime de 25 mm, rezistența la proiectare față de punctul de randament
Ry = 270 MPa (27 kN / cm2); pentru un cap la cap îmbinare sudată a tensiunii și în absența controlului calității sudurii fizice de rezistenta din tabelul 3 calculat / 3 /, = 0,85Ry = RWY ∙ 270 = 0,85
= 229,5 MPa = 22,95 kN / cm2.
Capacitatea portantă a sudurii cap la cap N. kN se determină din condiția de a asigura rezistența îmbinărilor sudate sudate determinate de formula (146), / 3 /
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: