淺談鋼材晶體中的三種缺陷
2020-08-19 10:35 陜西鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)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(jié)點或節(jié)點間的不平衡位置上,導致晶格畸變。某些雜質(zhì)原子的嵌入,形成間隙原子,也會導致晶格畸變。這類缺陷統(tǒng)稱為點缺陷。
二、線缺陷
鋼材晶體中某些晶面間原子排列數(shù)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(xù)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(tài)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(chǎn)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(guī)律受到嚴重干擾,使晶格發(fā)生畸變,畸變區(qū)形成一個面，這些面又交織成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),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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