HomeСталь, сплавы › Влияние текстуры на металл

Влияние текстуры на металл

Влияние текстуры на металлСвойства металлов и сплавов в определенной степени обусловливаются технологией их обработки. Некоторые свойства, связанные с анизотропией металлов (модуль упругости и др.), могут быть значительно изменены с помощью холодной деформации и рекристаллизационного отжига. Одно из средств изменения свойств состоит в создании преимущественной ориентировки кристаллографических плоскостей и направлений скольжения ( текстуры).

 

Известно, что для кристаллического вещества характерно периодическое и закономерное расположение материальных частиц (атомов, ионов, молекул) в трех направлениях. Для характеристики расположения атомов, ионов или молекул и сравнения этого расположения в различных кристаллах привлекается понятие пространственной решетки.

 

В кристалле можно мысленно представить бесконечное множество материальных точек, расположенных в правильной последовательности так, что каждая точка имеет определенное окружение. При этом получается система равных параллелепипедов, находящихся в параллельном положении и целиком заполняющих данный объем. Такая система называется пространственной решеткой и является геометрической абстракцией, характеризующей расположения атомов в кристалле.

 

Наименьший параллелепипед, который может быть построен внутри данной пространственной решетки или, иначе, с помощью которого можно построить всю пространственную решетку при непрерывном параллельном перемещении в трех направлениях, называют элементарной ячейкой, которая имеет три вектора, т. е. периода решетки а, Ь, с, и соответствующие углы, у между ребрами.

 

При исследовании реальных кристаллических структур методами дифракции рентгеновских лучей углы а, В, у выражаются в радианах (градусах), а значения периодов а, Ь, с — в килоиксах (1 кХ=1,00202X Х10-4 м).

 

Под кристаллографическими индексами плоскости понимают три взаимно простых числа, обратно пропорциональных числу осевых единиц, отсекаемых данной плоскостью на кристаллографических координатных осях. Для нахождения индексов любой, имеющей значение плоскости, определяют вначале отрезки, которые отсекаются этой плоскостью на координатных осях, а затем берут величины, обратные значениям этих отрезков, и приводят их отношения к отношению трех простых чисел.

Кристаллографические идентичные семейства плоскостей образуют совокупность плоскостей. Так, например, в кубической решетке в совокупность плоскостей {1J1} входят плоскости (111) (111) (Illy (111) (П7) (111) (Ml) (Iff).

 

Заданные направления в пространственной решетке также могут быть описаны при помощи индексов, представляющих собой три наименьших числа, относящихся между собой как компоненты вектора, параллельного данному направлению в соответствующей системе координат.

 

Раздичают три вида текстур: роста, деформации и рекристаллизации. Наибольший интерес представляют текстуры деформации и рекристаллизации. В некоторых случаях преимущественная ориентировка является желательной (трансформаторная сталь). Однако часто наличие текстуры ухудшает свойства материала, что отрицательно сказывается, например, при глубокой вытяжке листового материала (появление «фестонов»).

 

Текстура прокатки, как правило, получается сложной из-за наличия нескольких ориентировок (плоскостей и направлений скольжения). Четкость текстуры характеризуется рассеянием ее вокруг «идеальной» ориентировки.

С увеличением степени деформации рассеяние текстуры уменьшается. Характер ориентировок зависит главным образом от типа кристаллической решетки и вида деформации.

Основной текстурой деформации металлов с объем ноцентрированной решеткой является (ПО) с небольшой разориентировкой от положения.

 

Исследования Г. А. Мочалова показывают, что текстура прокатки молибденового листа характеризуется наличием следующих ориентировок: основной-(001) [ПО], а также (113) [ПО], (112) [110], (111) [112]. Кроме того, существуют менее важные ориентировки (115) [ПО], (117) [110] и ориентировки (111) [ПО], дающие очень малый вклад. Таким образом, у прокатанного обычно листового молибдена найдены все те ориентировки, которые появляются при прокатке монокристаллов металлов с объемноцентрированной кубической решеткой.

 

Текстура рекристаллизации возникает в процессе отжига деформированного металла. Рекристаллизация может заканчиваться сохранением определенной ориентировки зерен (исходной текстуры деформации), образованием полностью неупорядоченной структуры или возникновением новой текстуры в отожженном материале, отличной от исходной.

 

В тонких молибденовых листах промышленной чистоты при отжиге возникает текстура рекристаллизации, которая получается из текстуры деформации путем поворота некоторых элементов текстуры деформации (001) [ПО], (115) [ПО], (113) [ПО], (112) [ПО] на угол 10° относительно нормали к плоскости проката. Ориентация текстуры деформации (111) [112] и (111) [ПО] сохраняется в текстуре рекристаллизации.

 

 

Приведенные данные показывают, что содержание примесей кислорода, азота, углерода и кремния в указанных пределах не влияет на тип и степень текстуры прокатанного ниобия. Индексами в круглых скобках характеризуют положение кристаллографических плоскостей, а в квадратных — кристаллографических направлений скольжения.

Прокованные и затем прокатанные, прокатанные без ковки, прокатанные в продольном и поперечном направлениях (крестом), обладают одинаковой ориентировкой (100) [110]+(112) [ПО], сходной с текстурой деформации.

 

Результаты исследования текстур показывают, что технологический процесс предварительной обработки ниобия (способ литья, ковки, прокатки и др.) не влияет на образование текстур деформации: определяющим фактором является окончательный вид обработки — прокатка; увеличение степени деформации при окончательной прокатке сопровождается совершенствованием текстуры прокатки. Главными текстурами деформации прокатанного ниобия являются (112) [110]+(100) [ПО].

 

Текстуры рекристаллизации ниобия, выплавленного в электроннолучевой печи и содержащего 0,003% Ог; 0,001% N2 и 0,02% С, были получены на образцах со степенью деформации 95-98% после отжига при 1100 и 1300° С с различным временем. Результаты анализа текстурограмм приведены в табл. 35. Зарождение кристаллов при рекристаллизации металла происходит по направлениям исходной деформированной структуры.

 

Отжиг продолжительностью до 3,5 ч уменьшил количество осей текстур в ниобии до двух, а с увеличением времени отжига до 6 ч получена ориентировка (111) [112]. Иными словами, продолжительность отжига способствует совершенствованию текстуры. Повышение температуры отжига до 1300° С не меняет степени тек-стурованности ниобия.

Как отмечалось выше, наличие волокнистой структуры и преимущественных ориентировок в деформированном металле вызывает анизотропию свойств ниобия.

Данные показывают, что в деформированных и отожженных при низкой температуре продольных и поперечных образцах имеется значительная разница в механических свойствах. По мере повышения температуры эта разница постепенно исчезает, однако некоторые различия в пластичности продольных и поперечных образцов сохраняются и после отжига. Только при условии полной рекристаллизации при температуре 1100—1200° С исчезает анизотропия свойств ниобия.

 

Текстуры деформации тантала при степени деформации 95% описываются некоторыми исследователями как (112) [011]+(111) [112]; при этом обращается внимание на рассеяние текстур (111) [112] примерно на 0,24 рад (12 град), что соответствует текстуре (223) [ПО], и редко встречаются ориентировки (111) [112]; главными ориентировками считают (112) [011].

 

Изучение влияния температуры отжига на текстуру тантала после холодной прокатки показывает, что текстура, близкая к (112) [011], становится более четкой на стадии «возврата»; текстура (111) [112] развивается в процессе рекристаллизации и после рекристаллизации становится преобладающей; окончательно после стадии роста зерен эта текстура становится основной. При этом предполагают, что процесс рекристаллизации в тантале происходит путем избирательного роста зерна.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.