Obraz16 (2)

236 10. Umocnienie materiałów 10.1. Materiały ciągliwe ZP /

236 10. Umocnienie materiałów 10.1. Materiały ciągliwe ZP /

ków na granicach. Wpływ wielkości ziarna na granicę plastyczności ₀k opracowana doświadczalnie¹’ niezależnie przez Halla i Petchą&a zależność ^reśia

⁺    CMU,

gdzie d jest średnią średnicą ziarna, R₀ - naprężeniem tarcia _l przeciwdziałają poślizgom dyslokacji, k — stałą materiałową.    ^ące§°

Rozdrobnienie ziarna w celu powiększenia wytrzymałości rtfftnateriałów metal’ nych stosowano na długo przed wyprowadzeniem równania HaUJJMa-Petcha. Z czas^' zależność odegrała zasadniczą rolę w opracowywaniu niskostor/opowych stali o nT wyższonej wytrzymałości.

Rozdrobnienie ziarna uzyskuje się różnymi metodami. Najefektywniejsza j_est odpowiednia technologia wytopu, zwłaszcza zabiegów odtlerytniania (np. stal) lub modyfikacji (np. stopy Al-Si). Skuteczne jest rozdrabnianie ^ziarna stali podczas walcowania odpowiednią technologią — tzw. regulowane walcowanie. Pewne rozdrobnienie ziarna stali zapewnia również obróbka cieplna, np. normalizowanie

10.1.2. Umocnienie roztworowe

Działanie umacniające wywierają atomy pierwiastków sg^stopowych tworzące z metalem bazowym roztwory stałe różno- lub międzywęzłowe, ,*• Działanie to, zwane umocnieniem roztworowym, na ogół jest tym silniejsze, im większe są różnice struktury krystalicznej metalu bazowego i stopowego. Wpływ ro^óżnych pierwiastków na wytrzymałość miedzi i żelaza przedstawiono na rys. 10.2 „jS-

Atomy obce o odmiennych wartościach promienia atomc4*°wego od promienia atomów bazowych tworzą w sieci przestrzennej roztworu przy^ypadkowo rozłożone

¹¹ Równanie zostało wyprowadzone dla dolnej granicy plastyczności w ** stalach niskowęgl°'^vy^c*^1.

1    ralne pola odkształceń i naprężeń. Oddziaływają więc z dyslokacjami, a niezależnie

^{2    10} jywają na zmianę gęstości i rozkładu dyslokacji tworzących się podczas krysta-

1 Jzacji st°P^u-

I Liczne próby analitycznego wyjaśnienia umocnienia, przyjmujące za punkt ujścia rozważań zmiany parametru sieci osnowy, stosunek promieni atomowych I "1, stosunek wartościowości atomów' rozpuszczonego i bazowego, mają zastosowa-I ^1U;_e oeraniczone do konkretnych przypadków. Jest to spowodowane różnorodnością I ^chanizmów umocnienia, które może być rezultatem:

I _ blokowania dyslokacji w położeniach wyjściowych,

_ powiększania naprężeń hamujących poślizgi dyslokacji,

— utrudniania pokonywania przeszkód przez dyslokacje w' drodze poślizgu

poprzecznego.

Wydaje się, że najogólniejsze zastosowanie ma teoria umocnienia roztworowego Motta-Nabarro. Została opracowana przy założeniu obecności w sieci przestrzennej roztworu stałego centrów wytwarzających wokół środka lokalne pola naprężeń. Takimi centrami mogą być atomy pierwiastka rozpuszczonego lub dyspersyjne wydzielenia drugiej fazy. Wartość naprężeń podlega fluktuacjom, zależnie od średniej odległości tworzących je centrów. Poślizg dyslokacji w roztworze wymaga pokonania tych naprężeń.

Linia dyslokacji zakotwiczona w dwóch punktach pod działaniem naprężenia r może się wyginać. Promień krzywizny takiego wygięcia, wynikający z równania (8.24), określa zależność

(10.2)

gdzie a % 1. Jeżeli A jest średnią odległością między centrami - źródłami pól naprężeń - to możliwe są trzy jej zakresy: 1) A « r, 2) A ss r i 3) A » r.

Dla umocnienia roztworowego typowy jest zakres A «r. Przy tak gęstym rozkładzie pól naprężeń (atomów obcych) linie dyslokacji nie mogą się wyginać wokół każdego z nich. W takich warunkach linia dyslokacji przybiera kształt, dla którego suma jej własnej energii sprężystej wywołanej oddziaływaniem pól naprężeń osiąga minimum (rys 10.3a). Ruch linii dyslokacji wobec tego polega na kolejnych przeskokach jej odcinków L (kilkakrotnie dłuższych od A) z jednego do drugiego Położenia zapewniającego minimum jej energii potencjalnej.

Naprężenie wywołujące poślizg dyslokacji w opisanych warunkach dane jest

równaniem

t = 2,5 Gk^4/3 C,    (¹⁰-³)

§dzie C jest stężeniem atomowym pierwiastka rozpuszczonego w roztworze, ⁵ — miarą niedopasowania atomów rozpuszczonego i osnowy, przy czym

(10.4)

I