Механизм ползучести металлов и сплавов

В зависимости от того, при какой температуре протекает процесс ползучести, ниже или выше температуры рекристаллизации, разупрочнение рассматривается как результат возврата (отдыха) или рекристаллизации. Это представление вполне вероятно и допустимо в случае таких температурных условий испытания, при которых возможно протекание этих процессов.

Процессы ползучести и релаксации также наблюдаются при нормальной температуре.

Продолжительность действия напряжений при повышенной температуре сказывается на реализации пластической деформации еще сильнее, чем при нормальной температуре, поскольку при этом увеличиваются тепловые колебания атомов и облегчаются диффузионные процессы.

В реальных кристаллах и зернах, в отличие от идеальных, имеют место различные структурные несовершенства (дефекты). К ним прежде всего относятся вакантные места, дислоцированные и инородные атомы в кристаллической решетке, нарушения в расположении атомов пол влиянием дислоцированных, инородных атомов, включений и фаз, границы зерен и блоков, границы фаз и дислокации, которые имеются как в объеме зерен, так и на их границах.

Дислокация рассматривается как одна из разновидностей линейных несовершенств, имеющих место в реальных поликристаллических материалах, которая (как вакантное место) может перемещаться через кристаллическую решетку под влиянием напряжений и вызывать пластическую деформацию в зернах или на границах зерен.

Напряжение, необходимое для перемещения дислокации на несколько порядков меньше, чем напряжение для сдвига одной атомной плоскости по отношению к другой в идеальной решетке, что и объясняет низкую прочность зерен при сдвиге в реальных поликристаллических металлах и сплавах.

Дислокации, как и все другие несовершенства, окружены полями упругих напряжений, которые, взаимодействуя между собой, становятся энергетически неустойчивыми. Напряжения, вызывающие движение дислокации и, как следствие, пластическую деформацию, должны быть достаточными для продвижения дислокаций через противодействующие поля напряжений других дислокаций. Таким образом, дополнительные дислокации (так же, как и другие несовершенства), возникающие в результате легирования, термической обработки или холодной пластической деформации, упрочняют зерна. Наоборот, во все случаях, когда уменьшается плотность дислокаций в зернах оставшиеся дислокации перемещаются более легко при меньших напряжениях, что и приводит к понижению прочности.

В результате холодной пластической деформации, закалки или сильного упрочнения зерен за счет упрочняющих фаз, дается большое количество дислокаций. Создание большого количества дислокаций препятствует продвижению отдельных дислокаций и в результате этого кристаллиты и блоки становят все более прочными, пластичность их может быть исчерпана сталь в этом случае будет разрушаться по границам зерен и блоков.