4. Дисперсное упрочнение

Выделение внутри зерен твердого раствора высокодисперсных равномерно распределенных частиц упрочняющих фаз, например, в процессе закалки и старения, сильно повышает _т (дисперсное упрочнение). Упрочнение при старении объясняется торможением дислокаций зонами Гинье-Престона (ГП) или частицами выделений. Чем прочнее зоны ГП и больше их модуль упругости, тем труднее они перерезаются дислокациями. Вокруг зон ГП создается зона значительных упругих напряжений, которая также тормозит движение дислокаций, а следовательно, способствует упрочнению при старении.

В случае частиц избыточной фазы дислокации под действием приложенных напряжений либо перерезают, либо огибают эти частицы. Это зависит от их размера, прочности и расстояния между ними. Наибольшее упрочнение наблюдается, когда вторая фаза дисперсна, равномерно распределена по объему и расстояние между частицами не велико.

Таким образом, для получения сплавов с высокой конструктивной прочностью нужно, чтобы основной твердый раствор (матрица) имел мелкозернистое строение с развитой внутризеренной структурой, в которой рвномерно распределены высокодисперсные частицы упрочняющей фазы. Такая структура сплава обеспечивает получение полупроницаемых барьеров для движущихся дислокаций и сочетание высокой прочности (_в, _т), вязкости разрушения К_1с и низкой температуры вязкохрупкого перехода.

3. Оценка конструктивной прочности стали по параметрам структуры

Конструктивная прочность многих конструкционных материалов может быть охарактеризована пределом текучести стали и температурой перехода из вязкого состояния в хрупкое. Знание механизмов упрочнения позволяет провести количественную оценку предела текучести и изменения температуры вязко хрупкого перехода стали.

Исходными данными для количественной оценки прочности сплава служат данные о его химическом составе, распределении элементов между фазами и количественные параметры структуры (размер зерна, соотношение фаз, их размер и т.д.) в основу такого расчета положены количественные соотношения, установленные для каждого механизма упрочнения.

В большинстве случаев отмечается линейная аддитивность, т.е. вклад отдельных механизмов в общее упрочнение суммируется:

где n – число действующих в сплаве i-механизмов упрочнения.

Можно полагать, что в различных сталях и сплавах действуют следующие главные механизмы упрочнения:

₀ – сопротивление решетки металла движению свободных дислокаций (напряжение трения решетки);

_т.р – упрочнение твердого раствора растворенными в нем легирующими элементами и примесями (твердорастворное упрочнение);

_д – упрочнение, обусловленное сопротивлением скользящей дислокации другим дислокациям в кристалле (дислокационное упрочнение);

_д.у – упрочнение, вызванное образованием дисперсных частиц второй фазы при распаде пересыщенного твердого раствора (дисперсионное упрочнение);

_з – упрочнение границами зерен и субзерен (зернограничное упрочнение).

При анализе указанных механизмов применительно к конкретной группе сталей необходимо уточнить действующие факторы каждого из главных механизмов упрочнения. В соответствии с принципом линейной аддитивности для перечисленных главных механизмов предел текучести поликристаллического сплава составит