淺談鋼材晶體中的三種缺陷
2020-08-19 10:35 陜西鋼結構 鋼結構公司
鋼材晶體中,原子的排列并非完整無缺,而是存在著許多不同形式的缺陷,這些缺陷對鋼材的強度、塑性和其他性能具有明顯影響。鋼材晶體的缺陷有三種類型,分別是點缺陷、線缺陷和面缺陷。
一、點缺陷
由于晶體中因熱振動等原因,各別能量較高的原子克服了臨近原子的束縛,離開了原來的平衡位置,形成“空位”,跑到另一個節點或節點間的不平衡位置上,導致晶格畸變。某些雜質原子的嵌入,形成間隙原子,也會導致晶格畸變。這類缺陷統稱為點缺陷。
二、線缺陷
鋼材晶體中某些晶面間原子排列數目不相等,在晶格中形成缺列,這種缺陷稱為“位錯”。位錯有刃型位錯和螺形位錯兩種。
在存在位錯的晶體中,當施加剪切應力時,鋼材并非在受力的晶面上克服所有鍵力而使所有原子同時移動,而是在切應力的持續作用下,位錯逐漸向前推移。當位錯運動到晶體表面時,位錯消失而形成一個原子間距的滑移臺階。
正是由于在外力的作用下位錯的這種運動方式,使鋼材的實際屈服強度遠低于無缺陷理想狀態下沿晶面克服所有鍵力整體滑移的理論強度。理論屈服強度往往是實際屈服強度的100—1000倍,甚至更多。
在鋼材晶體中,位錯及其他類型的缺陷是大量存在的,當位錯在應力作用下產生運動時,其阻力來自于晶格阻力以及其他缺陷之間的交互作用,因此,缺陷增多又會使位錯運動阻力增大。所以,鋼材晶體中缺陷增加會使強度提高,同時又會使塑性下降。
三、面缺陷
多晶體金屬由許多不同晶格取向的晶粒組成,這些晶粒之間的邊界稱為晶界,在晶界處原子的排列規律受到嚴重干擾,使晶格發生畸變,畸變區形成一個面，這些面又交織成三維網狀結構,這類缺陷稱為面缺陷。
當晶粒中的位錯運動達到晶界時,會受到面缺陷的阻抑作用。所以晶界的多少,影響著鋼材的性能,而晶界的多少又取決于晶粒的粗細。
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