Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

случайные частицы фаз внедрения, термически активируемое попе­ речное скольжение, неконсервативное движение порогов существен­ но не влияют на значения Q и | и что сопротивление движению дис­ локаций в металлах с ОЦК решеткой определяется в основном на­ пряжением Пайерлса — Набарро.

при перемещении в основной плоскости скольжения. Расщепленные неподвижные конфигурации должны определенным образом пере­ строиться для начала скольжения, и этому процессу перестройки могут способствовать тепловые колебания. Поэтому температурная зависимость скорости движения винтовых дислокаций в некоторой мере может обусловить изменение предела текучести. Эскэ рассчи­ тал соответствующую температурную зависимость макроскопиче­ ского предела упругости и сопоставил ее с экспериментальными данными о пределе упругости металлов с ОЦК решеткой. Более де­ тально этот механизм проанализирован Витеком [313]. Однако Дорн и Гийо [353] считают, что механизм Эскэ для железа не согла­ суется с экспериментальными данными о критическом напряжении сдвига в области низких температур (ниже 170° К) (в то время как пайерлсовский механизм в этой области температур соответствует эксперименту) и его можно рассматривать как конкурирующий ва­ риант только для более высоких температур. Для описания темпе­ ратурной зависимости стх у молибдена, тантала и монокристаллов твердых растворов AgMg, AgAl, MgLi достаточно использовать толь­ ко механизм Пайерлса — Набарро. В теории температурной зависи­ мости Эскэ — Витека величина пластической деформации в метал­ лах с ОЦК решеткой фактически определяется лишь подвижностью винтовых дислокаций (их плотностью р в и длиной пробега L B , т. е. е = 6JLBdpB).

Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами (особенно с примесями внедрения). Этот вопрос рассматривается почти во всех монографиях и больших обзорах по теории дислокаций и физике прочности (см., например, работы [304, 307—309, 355—361]). По­ этому мы остановимся лишь на основных закономерностях и видах взаимодействия дислокаций и точечных дефектов.

В табл. 12 приведены данные о влиянии атомных (или точеч­ ных) дефектов на упрочнение различных кристаллов [361] (данные рассчитаны на атомную долю растворенного элемента). Как следу­ ет из этой таблицы, существует два вида упрочнения — быстрое и

порядка и не всегда может быть объяснено типом твердого раство­ ра (замещения или внедрения). Устойчивое различие между этими видами упрочнения, согласно Флейшеру и Хиббарду [361], заклю­ чается в том, что дефекты, вызывающие быстрое упрочнение, харак­ теризуются большой тетрагональностью, а дефекты, медленно уп­ рочняющие твердый раствор,— высокой симметрией. Например, ато­ мы внедрения в металлах с ОЦК решеткой и галогенидах щелочных металлов, двувалентные ионы галогенидов щелочных металлов, в большой степени связанные с вакансиями положительных ионов, вакансионными дисками или дисками междоузельных атомов, а так­ же атомы внедрения меди в ее собственной решетке вызывают боль­ шую тетрагональность и это приводит к резкому упрочнению. Ато­ мы или одновалентные ионы замещения в металлах с ОЦК решеткой,

ионом примеси и дислокацией возникает потому, что около ядра дислокации существует электрический дипольный заряд [366, 367], который в металлах экранирован электронами проводимости и со­ храняется только на малых расстояниях около ядра дислокации. Согласно расчетам, выполненным в работе [365], энергия электро­ статического взаимодействия в металлах с ОЦК решеткой примерно равна коттрелловской.

На характер электростатического взаимодействия примесей с дислокацией влияют знак и величина заряда иона примеси. Этот вопрос изучен мало. В первых же работах были получены неожи­ данные результаты. Так, при исследовании электрических квадрупольных эффектов в твердых растворах железа установлено [368], что углерод ионизирован «правильно» и имеет положительный за­ ряд, а азот имеет отрицательный заряд.

Х и м и ч е с к о е в з а и м о д е й с т в и е (атмосферыСузуки) [369] обусловлено различной растворимостью атомов примесей в со­ вершенной решетке и дефектах упаковки на расщепленных дисло­ кациях. Этот вид взаимодействия характерен для металлов с плотно-

возникает в поле упругих напряжений дислокации (атмосферы Сноека). Известно, что атомы внедрения в твердых растворах с ОЦК ре­ шеткой могут располагаться в октаэдрических порах, соответству­ ющих трем возможным направлениям тетрагональное™: [100], [0101 и [001]. В поле напряжений дислокации первоначальная рав­ новероятность заселения пор всех трех типов нарушается, поскольку энергия искажений зависит от способа заселения. Вероятность засе­ ления пор с низкой энергией увеличивается и возникает опреде­ ленное упорядочение [370]. Величина напряжения, необходимого для отрыва дислокаций от атмосферы Сноека, не зависит от температуры,

Зависимость величины упрочнения Да точечными дефектами от их концентрации связана с типом упрочнения: при быстром упроч­

нении Да ~ С / г , при плавном — Да ~ С или Да ~ С / г (С — атомная доля примеси). Упрочнение примесями внедрения металлов с ОЦК решеткой т п = PC"/*.

Существуют также другие виды взаимодействия [359]. Однако с обсуждаемыми в книге проблемами они связаны меньше, и поэто­ му нами не рассматриваются.

Пороги и пересечение дислокаций. При движении в плоскости скольжения дислокация обязательно пересекает дислокации, распо­ ложенные в других плоскостях, пересекающих действующую пло­ скость скольжения. Дополнительное сопротивление скольжению в этом случае зависит от напряжения, необходимого для проталкивания

200 дислокации через дислокационный «лес». Зегер [346] показал, что эта