"Упругий" микрорельеф на поверхности зерен при нагреве и растяжении а-кобальта » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

"Упругий" микрорельеф на поверхности зерен при нагреве и растяжении а-кобальта

19.05.2021

Как было показано ранее, в некоторых случаях высказывалось мнение, что на поверхности подвергаемого нагружению образца может образоваться своеобразный «упругий» микрорельеф, который под действием сил межатомной связи должен исчезнуть после снятия нагрузки. Непременным условием для существования такого вида микрорельефа является сохранение когерентной связи между атомами в кристаллической решетке. Если действующая на образец сила вызовет локальные напряжения между смещающимися микрообъемами зерен достаточно большой величины, когерентная связь нарушится и возникнет «необратимая» пластическая деформация: при этом после разгружения образца на его поверхности сохранится микрорельеф, возникший под действием нагрузки.

На рис. 168 приведена серия микрофотографий, снятых с одного и того же участка поверхности образца кобальта. Нагрев до 400 °C в вакууме 1*10в-5 мм рт. ст. сопровождается возникновением в отдельных зонах образца очень тонких линий микрорельефа, вызываемого, по-видимому, анизотропией объемного расширения отдельных кристаллитов.

Нагружение образца растягивающими напряжениями а = 5,05 кг/мм2 при 400 °C сопровождается появлением микрорельефа двух видов (рис. 168,б). Первый из них — это показанный вертикальными стрелками характерный для а-кобальта вид «угольчатых» участков. Величина возникающих микросдвигов относительно исходной поверхности, определяемая по перемещению объектива при наводке на резкость, составляет около 1,5-2 мк. Вторым видом микрорельефа следует считать микротрещины, отмеченные стрелками с кружками. Эти микротрещины образуются в направлении, перпендикулярном действию растягивающих напряжений, приложенных к образцу. На рассматриваемой микрофотографии направление этих напряжений показано большими стрелками.

После снятия нагрузки без охлаждения образца (рис. 168, в) глубина микрорельефа обоих видов значительно уменьшается. При этом существовавшие при нагружении микротрещины как бы «самозалечиваются» и ширина их уменьшается.

Повторное нагружение образца растягивающими напряжениями с = 8,0 кг/мм2 при неизменной температуре, равной 400 °С, вновь вызывает появление и развитие микрорельефа первого вида, а также увеличение числа микротрещин, относимых нами ко второму виду микрорельефа (рис. 168, г).

Разгружение образца и его охлаждение до комнатной температуры позволяют заметить на многих участках исчезновение ранее существовавшего микрорельефа первого вида и сохранение его только в отдельных зонах наряду с микротрещинами (рис. 168, д). Несомненно, что в тех участках, где сохранился микрорельеф после разгружения и охлаждения, произошли остаточные деформации по границам отдельных микрообъемов.

При повторных циклах нагрева и действии растягивающих напряжений на поверхности образца вновь возникает «упругий» микрорельеф, значительная часть которого исчезает при охлаждении.

В зависимости от кристаллографической ориентации того или иного участка и его положения относительно соседних зон «упругий» микрорельеф может образоваться и при более высоких значениях растягивающих напряжений. Для примера на рис. 169 показана микрофотография, снятая с зоны разрыва образца чистого кобальта, разрушившегося через 15 мин. после нагружения растягивающими напряжениями а = 12 кг/мм2 при 400 °C в вакууме.

В зернах, обозначенных буквами А и Б, видны имеющие различный рисунок линии сдвигов, возникшие в зоне разрушения. В зерне А образовался «угольчатый» микрорельеф, характерный для гексагональной кристаллической решетки а-кобальта. В зерне Б появился «полосчатый» микрорельеф, причем полосы, свидетельствующие о протекании сдвиговой деформации, расположены перпендикулярно действию растягивающих напряжений (направление которых изображено стрелками).

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что на поверхности зерна В в месте сопряжения с ним зерна Б до их разрыва отсутствуют линии сдвига, хотя в отдельные моменты, предшествовавшие разрыву, в этой зоне возникал видимый в микроскоп «упругий» микрорельеф, исчезнувший после разрушения образца.

Следует указать, что еще в 1942 г. Б.М. Ровинский при помощи рентгенографического анализа показал, что при упругом растяжении поликристаллических образцов a-железа и вольфрама отдельные кристаллы изменяют угол мозаичности и приближаются к более совершенному состоянию. После прекращения воздействия растягивающих напряжений восстанавливается первоначальная степень несовершенства кристаллитов. Однако прямым наблюдением в микроскоп данная закономерность обнаружена (на образцах кобальта) лишь при помощи методов высокотемпературной металлографии.

То обстоятельство, что на материалах с кубической решеткой до сих пор не наблюдалось упругого микрорельефа, можно, по-видимому, объяснить тем, что сравнительно малая разрешающая способность современной оптики, используемой для исследований методами высокотемпературной металлографии и дающей увеличения до 300—400 раз, не позволяет заметить малый микрорельеф, возникающий при растяжении этих материалов в упругой области. Несомненно в дальнейшем целесообразно использовать для этих исследований электронные эмиссионные микроскопы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: