不锈钢晶体的面缺陷

面缺陷是在两个方向的尺寸很大,而第三个方向的尺寸很小而呈面状分布的缺陷;面缺陷通常指不锈钢晶体中的晶‘粒间界、亚晶界(嵌镶块晶界)和共格性的孪晶界等,但主要的是前两者,故本节只讨论前面两个问题.晶界的构造及其特性工程实用不锈钢材料,其组织均为多晶体,由于各晶粒间彼此位向各不相同,故在它们相互交接之处便形成有大量的晶粒间界,晶界处的原子排列与晶内不同,它们因同时受到相邻两侧晶粒不同位向的综合影响,而做无规则排列或近似的处于两者取向的折衷位置上,因此,晶界是晶体中一种重要的面缺陷。

晶界是~个有一定厚度的、原子无规则排列的过渡带,其厚度主要是受相邻晶粒间位向差的大小及不锈钢纯度的高低的影响,在不锈钢晶体中,它们的厚度,常在几个原子间距到几百个原子间距大小的范围内变动,实验表明:相邻晶粒的位向差越大或不锈钢的纯度越低时,晶界就越厚,反之越薄。为便于研究,根据相邻晶粒位向差的大小,而把晶界分为两类:当相邻晶粒位向差在15。以下者,其间界称为小角度晶界;而位向差大于15。以上者,则称为大角度晶界。在不锈钢晶体中,当晶粒的位向作无规则的分布时,则绝大多数的晶界都是大角度晶界,相邻品粒的位向差平均都在20。以上.由于晶界处的特殊构造,而使它对不锈钢的许多性能及其相变的影响更大于晶内的影响,所以,长久以来,对于研究晶界的结构就一直为人们所重视.但是,由于目前还难于直接观测到晶粒间界处的原子排列的实际状况,所以,现在关于晶界构造的模型,都是间接推测出来的.

目前有两类关于晶界结构的模型为人们所普遍采用.一类是关于小角度晶界的位错结构模型.其中还包括有几种可能形式,这里只引其中最简单的一种.小角度晶界是由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成,位错间的距离将随相邻晶粒的位向差而改变。位向差越大,距离便越小,当位向差大于15。时,各位错中心就将几乎重合,实际大直径不锈钢管晶界便失去了按着这种模型构造存在的可能性,所以,这种结构模型只适于裹征小角度晶界,而角度越小便越符合实际.另一类是大角度晶界的过渡结构模型,由此也可看到晶界是一个有一定厚度的过渡带.(当然这种结构模型,也并不是大角度晶界的唯一结构模型。)所以,它是能位较高而不稳定的地带.可以相信,晶界的特殊构造及其高的晶界能是它具有一系列与晶内不同的特性的根源.这些特性主要有以下几点。

当不锈钢暴露在腐蚀环境里,晶界容易被腐蚀;晶界处的熔点较晶粒内低;当不锈钢内部发生相变时,在晶界处是优先成核的位置;原子在晶界上扩散比在晶粒内部快;由于晶界处对晶体的滑移(即位错移动)起阻碍作用,使这里不易产生塑性变形,故晶界处的硬度、强度均较晶内为高;晶界处的电阻率也较晶内为大,等等,因此大直径不锈钢管纯铁的机械性能、物理性能与晶粒大小的关系,就可以在这里找到答案.嵌镶结构及亚晶界生产实践与科学实验证明,在实际不锈钢晶体的一个晶粒内部,其品格位向也并不是象理想晶体一样完整无缺,当我们仔细分析实际晶粒时发现它又是由许多位向差很小的小晶块所组成的。这些小晶块,通常称嵌镶块,简称嵌镶结构或亚结构。这些嵌镶块之间自然也存在分界面,即嵌镶块界面,简称亚晶界。铸态不锈钢中的嵌镶块较大,通常其边长尺寸约为10-2厘米.在经过变形及某些热处理后的金属,其嵌镶块则较细,通常其边长仅为10-310-6厘米的范围,较大的亚结构可以直接由高倍的光学显微镜或由电子显微镜观测到.但尺寸细小的亚结构,目前则主要用X射线法进行测定。研究表明:亚晶界实际上就是前面所讲的小角度晶界.因此用小角度晶界的位错结构模型来表征其结构就比较切合实际,正因为亚晶界处的原予排列也存在着畸变,因此,它也是一种面缺陷.自然这里也是高能区带。亚结构的存在同样对不锈钢的性能,特别是机械性能有很大的影响.http://www.gbt14976.com/ 

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