Образование границ зерен.

Образование границ зерен является структурным превращением, присущим литому металлу (сварному шву, отливке) в период завершения его кристаллизации из жидкого расплава. Границы образуются непосредственно при срастании первичных кристаллитов. Поскольку кристаллические решетки кристаллитов ориентированы произвольно, то их сопряжение при срастании кристаллов сопровождается существенными искажениями решеток. Эти искажения и приводят к образованию граничной поверхности. Существует также мнение, что границы образуются путем собирания дислокаций, неупорядоченно расположенных в металле после затвердевания в одну граничную поверхность в результате процесса полигонизации. Однако, по-видимому, более обоснованным является первый механизм образования границ.

Соотношение между зонами срастания элементов первичных кристаллитов (1) границами зерен (2)
Рис. 1. Соотношение между зонами срастания элементов первичных кристаллитов (1) границами зерен (2)

Современные представления о строении границ сводятся к тому, что на границах чередуются участки хорошего и плохого соответствия кристаллических решеток соседних зерен. Это так называемые «островные» модели границ зерен. Строение и протяженность участков плохого соответствия зависят от угла разориентировки решеток смежных кристаллитов. Различают малоугловые (угол ≤ 15°) и большеугловые границы (угол > 15°). Малоугловые границы описывают как ряд отдельных дислокаций. Большеугловая граница рассматривается как область скоплений дислокаций, а сопряжение узлов достигается за счет значительных локальных искажений решетки.

В момент образования границы зерен располагаются в зоне срастания первичных кристаллитов и по форме совпадают с их разветвлениями контурами. Зоны срастания выявляются как обогащенные примесями ликвационные участки, имеющие отличное от центральных участков кристаллитов травление. Интенсивность травления плавно изменяется по ширине зоны в несколько единиц или десятков микрометров. При травлении границы зерен (или условно вторичных зерен) проявляются в виде четкой тонкой линии шириной ~ 10-1 мкм, т. е. на два порядка меньшей, чем ширина зон срастания. Эффект травления границ связан со скоплением примесей в результате процесса их сегрегации в приграничных зонах с искаженной решеткой. В случае малого количества примесей в металле или быстрого охлаждения, когда диффузионный процесс сегрегации не успевает произойти, эффект травления ослабевает или исчезает полностью. На свободной поверхности, чистой от оксидов, границы зерен выявляются в виде канавок термического травления. Канавки образуются в результате местной пластической деформации, вызванной уравновешиванием сил граничного и поверхностного натяжения. Термическое травление не связано с сегрегацией примесей, поэтому оно выявляет границы в низколегированных сплавах и чистых металлах, а также в случае больших скоростей охлаждения после затвердевания литого металла. В процессе охлаждения положение границ зерен, как правило, изменяется в результате процесса их миграции. После завершения охлаждения в большинстве случаев границы не совпадают с зонами срастания первичных кристаллитов (рис. 1).






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.