Традиционное трактование причин
появления зуба текучести у металлов, содержащих примеси, основано на
взаимодействии их с дислокациями. В гл. 3 разд. 1 показано, что атомы
примеси, перемещаясь в результате диффузии в кристаллической решетке,
взаимодействуют с полями напряжения краевых и винтовых дислокаций и
располагаются в районе искажения решетки дислокациями. Это приводит к
снижению внутренней энергии системы вследствие уменьшения
искажений решетки матрицы вокруг растворенных атомов и дислокации.
Концентрация атомов примеси в районе дислокации (в атмосфере Коттрелла)
определяется выражением (1.5).
Атмосферы Коттрелла блокируют
дислокации, иными словами,, затрудняют их движение в плоскостях
скольжения. Эффективность торможения движения дислокации зависит от
размера атмосферы, плотности атомов примеси в ней и
температуры.
Зуб текучести на криво.й
напряжение — деформация будет иметь место тогда, когда для начала
пластического течения дислокаций их необходимо вырвать из атмосфер
примесных атомов, т. е. разблокировать. При
этом требуется большее напряжение, чем в случае
перемещения свободных от примеси дислокаций. Дальнейшее
перемещение дислокаций происходит при меньшем напряжении с". Кроме того,
во время течения разблокированных дислокаций зарождается много-новых и
происходит их легкое скольжение, которому соответствует площадка
текучести. При дальнейшем повышении внешнего напряжения наступают //
и /// стадии упрочнения металла, развивается множественное скольжение и
формируется ячеистая структура. Следует отметить,
что зуб текучести на диаграмме напряжение
— деформация может быть обнаружен и в случае деформации
монокристалла,, содержащего примеси.
Если после достижения предела
текучести образец разгрузить,, а затем вслед за этим нагрузить снова, то
на кривой не будет зуба текучести. С другой стороны, если после
разгружения образец выдержать достаточно долгое время при температуре
20 °С или более короткое время при повышенной температуре (для железа
100... 150 °С), то в процессе последующего нагружения зуб текучести обнаружится вновь. Это явление известно
как деформационное старение.
С повышением температуры
деформации зуб текучести постепенно' исчезает и
кривая напряжение — деформация приобретает зигзагообразный вид, т. е.
будет наблюдаться эффект Портевена — Ле-Шателье. Скачки на кривой вызваны
тем, что дислокации, освободившиеся под действием термической активации
диффузии от атомов примесей, снова оказываются закрепленными этими
атомами. Происходит так называемая вторичная блокировка
дислокаций.
Чем выше температура деформации,
тем меньше высота зубьев текучести и Портевена — Ле-Шателье.
Влияние посторонних включений и частиц второй фазы на упрочнение
металлов и сплавов зависит от характера взаимодействия
частиц с дислокациями. Частицы неметаллических включений, имеющие
более высокий модуль сдвига, чем матрица, являются препятствиями на
пути движения дислокаций, которые, обходя частицы путем
обыч-
