Рентгенографический анализ текстуры металлов и сплавов

Бородкина М.М., Спектор Э. Η.

Металлургия, 1981 г.

ВЛИЯНИЕ ТЕКСТУРЫ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Анизотропия физических и механических свойств. Анизотропия свойств пластически деформированных металлов и сплавов обусловлена тремя типами текстуры: «механической», «дислокационной» и кристаллографической.

«Механическая текстура» связана с тем, что при значительной деформации зерна, неметаллические включения,

расслоения и другие элементы структуры принимают вытянутую форму (строчечность, волокнистость) вдоль основного направления течения металла. Анализ неравноосности зерен подтверждает, что при этом каждое зерно деформируется так же, как и весь образец в целом. Например, в результате прокатки зерна сплющиваются в направлении, перпендикулярном плоскости листа, и вытягиваются вдоль НП, а ширина их в плоскости прокатки меняется незначительно.

Механическая текстура приводит к анизотропии механических свойств в плоскости листа. При испытании на растяжение она проявляется в основном на конечном участке кривой напряжение — деформация. Механическую текстуру трудно рассчитать теоретически, поэтому при ее описании, как правило, ограничиваются экспериментальными данными.

«Дислокационная текстура» вызвана анизотропным распределением дислокаций, получающимся благодаря их ориентированному перераспределению в процессе деформации. Отмечено , что для прокатанных с большими степенями обжатия о.ц.к. металлов с большой ЭДУ (Mo, W) наблюдается не только вытянутость зерен, но и ячеек дислокационной структуры вдоль НП. Если же деформация при повышенной температуре сопровождается полигонизацией, то эти вытянутые ячейки дополнительно разбиваются на более мелкие области, также параллельные направлению НП. Кроме того, например, для сплава Fe—50% Niс г. ц. к. решеткой  и для Fe—3% Siс о. ц. к. решеткой наблюдаются скопления дислокаций, вытянутые вдоль ПН.

Дислокационная текстура в основном влияет на анизотропию сопротивления малым пластическим деформациям (предела упругости, предела текучести), приводит к появлению ориентированных напряжений и к эффекту Баушингера.

Кристаллографическая текстура поликристаллического материала обусловлена анизотропным распределением ориентировок и зависит от типа кристаллической решетки и анизотропии данного свойства соответствующих кристаллов.

В нетекстурованном поликристаллическом материале, представляющем собой конгломерат большого числа статистически равновероятно расположенных кристаллитов, анизотропия свойств не проявляется. Текстурованный материал с

закономерным расположением кристаллитов характеризуется анизотропией свойств, которая тем значительнее, чем больше степень деформации, ниже симметрия решетки и больше коэффициент анизотропии данного свойства соответствующего монокристалла. Очевидно, что если в текстурованном поликристалле меняется кристаллографическая текстура, например в результате рекристаллизации, то это ведет к изменению анизотропии свойств¹. Если же текстурованный материал характеризуется несколькими ориентировками, оказывающими противоположное действие на анизотропию данного свойства, то в итоге может проявиться статистическая квазиизотропность свойств для поликристалла.

Небольшие легирующие добавки и примеси незначительно меняют анизотропию механических и упругих свойств за счет кристаллографической текстуры для холоднодеформированного состояния. В значительно большей степени они влияют на текстуру горячедеформированного или отожженного состояния, если для него характерна текстура рекристаллизации, отличная от текстуры деформации.

Кристаллографическая текстура в отличие от механической оказывает влияние в основном на начальный участок кривой напряжение — деформация. Влияние механической и кристаллографической текстуры может быть разделено экспериментально, например, исходя из того, что при увеличении от О до 90° угла между направлением вырезки образца и осью волокна для аксиальной текстуры (или с направлением НП в плоскости листа для текстуры прокатки) прочностные свойства за счет механической текстуры должны монотонно возрастать, а пластические— снижаться. Кристаллографическая текстура, связанная с ориентационной зависимостью свойств, нарушает эту монотонность.

Относительное влияние механической текстуры тем больше, чем выше степень деформации и чем меньше анизотропия данного свойства для соответствующего монокристалла. Например, для прокатанного поликристаллического вольфрама, для которого кристаллографическая текстура практически отсутствует, анизотропия Е, связана, очевидно, с механической текстурой .