Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

ницах при снижении температуры ухудшается. Слабое расширение рентгеновских дифракционных линий, характерное даже для силь­ но деформированных при относительно высоких температурах со­ стояний 1394] и свидетельствующее о существенной компенсации полей напряжений дислокаций в тонких совершенных стенках яче­ ек, увеличивается одновременно с расширением субграниц при сни­ жении температуры деформации. Определенную роль в этом игра­ ют также скорость деформации и содержание примесей внедрения [395].

Дислокационная структура «леса» возникает при механическом наклепе. Ее образование сопровождается сильным упрочнением и катастрофическим снижением пластических свойств (повышением температуры хладноломкости). Это объясняется тем, что в соответст­ вии с известной формулой Стро (см. стр. 232) для зависимости тем­ пературы хладноломкости Тх от сопротивления движению дислока­ ций о0 и размера зерна d при увеличении плотности дислокаций «ле­ са» значения а0 , <хт и Тх повышаются.

Формирование ячеистых структур приводит к иным закономер­ ностям изменения механических свойств. На ранних стадиях пла­ стической деформации при малых разориентировках границ сопро­ тивление скольжению, которое оказывает образование ячеек, но­ сит в основном характер сопротивления дислокаций «леса» [393 — 397]. Однако существует некоторая критическая разориентировка, при достижении которой граница ячеек может выполнять роль эффективного барьера, ограничивающего длину плоскости скольже­ ния, т. е. фактически роль границы зерна [393—398].

К сожалению, еще нет надежных данных о величине критической разориентировки соседних ячеек. Имеющиеся оценки ф к р близки к одному или нескольким градусам [393, 396, 400, 401]. Несомненно, что ф к р зависит и от типа дислокаций в границе, и от совершенства ее строения (в частности, от ее ширины). При увеличении степени де­ формации переход субграниц через критическую разориентировку совершается на различных стадиях деформации в связи с опреде­ ленным распределением числа субграниц по углам разориентировки [394]. Поэтому эффективная длина плоскости скольжения L умень­ шается с увеличением степени деформации от поперечника металло­ графически выявляемых зерен до размера ячейки субструктуры. Уменьшение L может составлять два-три порядка и вызывать суще­ ственное изменение механических свойств. Анализ уравнения (86) показывает, что наряду с упрочнением вследствие увеличения со­ противления движению дислокаций, которое всегда сопровождает­ ся повышением температуры хладноломкости и может произойти как при наклепе (увеличение плотности дислокаций «леса».р), так и при загрязнении металла, возможно упрочнение вследствие уменьшения длины плоскости скольжения L , отличающееся от пер­ вого именно тем, что оно сопровождается снижением температуры хладноломкости и, следовательно, определенным улучшением свойств низкотемпературной пластичности.

Физическая причина такого необычного изменения свойств проч­ ности и пластичности становится понятной при анализе уравнения (85). Существенным в создании условий для раскрытия хрупкой тре­

внешних сил на действующей плоскости скольжения, а величина

На рис. 137 показано смещение соответствующих точек у деформиро­

а считается равной ширине металлографически выявляемого зерна d деформированного металла 3 . Как следует из рис. 137, закон Петча, всегда справедливый для чистых металлов и однородных твердых растворов, полностью нарушится при L — d (см. точки, отмеченные стрелками). Аналогично пределу текучести от изменения L зависит и изменение твердости [393, 396, 398].

Таким образом, формирование ячеистых структур открывает оп­ ределенные перспективы в развитии таких методов упрочнения, которые не связаны с низкотемпературным охрупчиванием переход­ ных металлов с ОЦК решеткой. В работе [402] показано, что для прокатанного в тонкую фольгу хрома, в котором формируются «сплюснутые» ячейки деформации, закон Петча также сохраняется (см. рис. 137). Большой интервал изменения L убеждает в том, что

3 В работе [396] величина d определялась (при помощи оптического мик­

роскопа) как поперечник хорошо наблюдавшихся «фибр» волокнистой струк­ туры, умноженный на для учета его изменения в направлении действия максимальных напряжений сдвига.