Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

ского равновесия аустенит — мартенсит возможно развитие дефор­ мации с помощью мартенситного превращения. Кристаллографиче­ ские и морфологические особенности деформации за счет мартенсит­ ного превращения и двойникования весьма сходны, и между эти­ ми двумя способами деформации существует глубокая аналогия.

Дислокационный полюсный механизм роста мартенситных крис­ таллов, предложенный, например, Кнаппом и Делингером [324] для железа, является аналогом механизма Франка — Рида для сколь­ жения и механизма Коттрелла — Билби для двойникования. Для мартенситного превращения, по аналогии со структурной чувстви­ тельностью предела текучести при скольжении и двойниковании, характерна структурная чувствительность мартенситной темпера­ туры (см. стр. 142, 211) Ми. Много общего также во взаимодействии мартенситных кристаллов и двойников с препятствиями (частицы, границы зерен).

Но в одном отношении деформация при помощи мартенситного превращения является уникальной. Если при нагреве деформиро­ ванного образца до температуры обратного мартенситного превраще­ ния не происходит распад мартенсита, то при обратном превращении и в результате его остаточная пластическая деформация почти пол­ ностью снимается [325]. Нечто подобное происходит при снятии на­ грузки после упругого двойникования, однако в этом случае сни­ мается только упругая деформация. При обратном мартенситной превращении можно снять остаточную пластическую деформацию, полученную мартенситным способом деформации, и восстановить состояние образца перед пластической деформацией. Иногда это яв­ ление называют эффектом памяти.

Способы деформации без дислокаций. Пластическая деформация возможна и без участия дислокаций, при перемещении точечных де­ фектов — вакансий и дислоцированных в междоузлиях атомов. Благодаря большой скорости движения междоузельные атомы быстро выходят на различные дефектные места решетки или аннигилируют с вакансиями и заметной роли в деформации обычно не играют. Де­ формация вследствие миграции вакансий в чистом виде возможна только при высоких температурах, так как ее скорость зависит от коэффициента самодиффузии [308]. При средних температурах и малых скоростях деформации (при ползучести) решающую роль иг­ рает взаимодействие вакансионного (диффузионного) и дислока­ ционного (сдвигового) механизмов деформации. Рассмотрение этих видов деформации не входит в нашу задачу. Упомянем еще так называемую зернограничную деформацию, в основе которой лежат диффузионные потоки точечных дефектов по границам зерен [326] и зернограничный сдвиг при помощи зернограничных дислокаций особого типа [327]. Процессы зернограничной самодиффузии игра­ ют большую роль в механизме явления сверхпластичности [328, 329].

192

Рассмотрим основные физические причины, определяющие сопротив­ ление, которое оказывает решетка моно- и поликристаллических тел пластической деформации. В монокристалле с ОЦК решеткой на­ пряжение начала деформации включает следующие основные состав­ ляющие: напряжение Пайерлса — Набарро (представляющее собой присущее даже идеальной решетке сопротивление движению дис­ локаций); напряжение, вызванное взаимодействием дислокаций с атомами примесей или с любыми другими точечными дефектами;

крайней мере для нерасщепленных дислокаций, строго соответствуют периоду трансляции в направлении скольжения. Каждый элемен­ тарный акт перемещения дислокации из одного положения равнове­ сия в другое связан с изгибом, поворотом и разрывом межатомных связей, и поэтому напряжение Пайерлса — Набарро зависит от природы и типа межатомных связей, а также от особенностей элект­ ронной структуры кристалла. В работах [330, 331] на основании со­ временных представлений о сложном характере межатомных связей в переходных металлах с ОЦК решеткой, включающей кроме обыч­ ной металлической связи также гомеополярную (ковалентную) ком­ поненту, объяснен высокий уровень сил Пайерлса — Набарро у этой группы металлов. Правда, максимум сил Пайерлса — Набарро приходится на металлы V I А группы (хром, молибден, вольфрам) и у железа эти силы должны быть, по-видимому, наиболее низкими в ряду переходных металлов с ОЦК решеткой (рис. 131). Экспери­ ментальные данные о температурной зависимости предела теку­ чести у железа высокой чистоты (с содержанием углерода порядка 10~7%) как будто подтверждают этот вывод [332, 333]. Однако ос­ тается неясной еще одна осложняющая проверку такого утвержде­ ния возможность, на которую впервые указали Набарро, Базинский и Холт [334]. Исследование железа высокой чистоты в работе [332] было доведено только до —196° С, а в работе [335] в чистом молибде­ не, исследовавшемся в жидком гелии, обнаружено существенное

13 ' 3-2110

ски активируемых скачков участка дислокации, т. е.

чаются от рассчитываемых по методике Конрада, причем это разли­

лишь некоторые «эффективные» значения энергии активации и активационного объема, так как уравнение (73) недостаточно кор­

при описании температурной зависимости предела текучести урав­ нением (74) полученные в результате сопоставления с эксперимен­ тальными данными значения энергии активации оказываются при­ мерно в три раза меньшими значений Q, определяемых другими ме­ тодами (например, по скорости движения дислокаций, по энергии активации пика Бордони).

Непосредственное использование (74) для описания температур­ ной зависимости предела текучести необосновано, так как плот­ ность движущихся дислокаций, влияющая на предел текучести, за­ висит от величины напряжений сдвига в плоскости скольжения и от степени пластической деформации. Впервые получить аналитическое выражение температурной зависимости предела текучести (точнее,

где В — некоторая известная функция фиксированной степени де­

13*