ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ГРАНИЦЫ ЗЕРЕН

На рис. 4.18 схематически представлена граница зерна.

Поскольку центры кристаллизации соседних зерен A и B воз­никают независимо, кристаллографические плоскости соседних зерен наклонены друг к другу под случайными углами а (в пло­скости х, у) и Р (в плоскости y, z).

Если касательные напряжения т действуют в плоскости х, у, а кристаллографические плоскости разориентированы только по уг­лу а, то такую границу называют границей наклона (рис. 4.18а, б). Если они разориентированы только по углу Р — границей круче­ния (рис. 4.18в). У большинства границ в поликристалле есть ра- зориентировка и по наклону, и по кручению.

Первоначально, при кристаллизации, кристаллографические плоскости встречаются на границе случайным образом, как пока­зано на схеме рис. 4.18а. Однако положение атомов на пересече­нии кристаллографических плоскостей по этой схеме оказыва­ется явно энергетически невыгодным. Наверное, при заданном угле разориентировки а есть только одно направление границы,

Рис. 4.18

Схема границы между двумя зернами A и B

связанное с наименьшими затратами упругой энергии на иска­жения кристаллографической структуры. Именно в этом направ­лении колеблющиеся атомы с течением времени стремятся ори­ентировать границу. Так как центров, от которых происходит выстраивание границы, много, граница наклона приобретает сту­пенчатый вид (схема рис. 4.186). Об этих ступеньках на границе нужно помнить, так как с ними связан один из механизмов разру­шения металлов по границам зерен.

На схеме рис. 4.18в показана граница кручения. Плоскости зерна А обозначены сплошными линиями, зерна B — прерывисты­ми. Из схемы видно, что при непосредственном проникновении сдвига (или трещины) по плоскости ab из зернаA в зерно B на плос­кости сдвига cd (линия b-b, рис. 4.18в) должны появиться много­численные ступеньки, на создание которых требуется много рабо­ты. Энергетически оказывается выгоднее зародить новый сдвиг или трещину в соседнем зерне в плоскости с наиболее выгодной для второго зерна кристаллографической ориентировкой. Поэто­му сдвиг или трещина проникают непосредственно из одного зер­на в другое только, когда разориентировка по кручению (углу Р) достаточно мала.

Размельчение зерна — это один из самых действенных путей повышения прочности и пластичности металлов.