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晶界的特性有哪些

来源:济南联飞数控装备有限公司    日期:2024-06-28 08:43:01    点击量:


一、晶界处能量较多,晶体中的晶粒具有自发长大和使界面平直化以减小晶界总面积的趋势。这样,晶粒会粗大,它将会降低金属的强度和韧度。像冷变形金属在加热时回复再结晶后所
发生的晶粒长大,以及钢在热处理时,奥氏体晶粒随加热温度升高或保温时间延长而长大,就是典型的实例。
 
二、晶界处原子排列为不规则性,会阻止位错通过,妨碍塑性变形,宏观上表现为晶界具有较高的强度,例如,一个只包含两个晶粒的试样经受拉伸时,变形情况是试样在晶界附近不易发生变形,出现了所谓“竹节”现象。这说明晶界处的强度较高,显然,晶粒越细,晶界越多,多晶体的塑性变形拉力越大,强度就越高,故生产上总是力求获得具有细小晶粒的材料。
 
三、晶界处存在较多的晶体缺陷。如空位,位错等原子在晶界上的扩散速度要比在晶内快得多,因此晶界的熔点较低,金属的熔化总是首先从晶界处开始。
 
四、晶界上具有较高的能量,易于满足相变所需的能量起伏条件,在固态相变时,新相往往首先在晶界上形核。例如,在纯铁的同素异构转变时,随温度的降低,由转变为a-Fe时,a-Fe的晶格的晶核最容易在Y-Fe晶格的晶界处形成,然后通过旧晶体中原子逐渐转移到新晶体的表面上来,新旧晶体的分界面逐渐向旧晶体迁移的方式进行,转变到旧晶体全部消失为止。这时,控制冷却速度,可以改变同素异构转变后的晶粒大小,从而改善金属的性能。
 
五、晶界的腐蚀速度一般都比晶内快,这是晶界上原子处于不稳定状态所致。例如,在进行金相分析时,用化学试剂浸蚀表面已抛光铁试样,由于晶界腐蚀比晶内快,以致在晶界处形成凹槽,因此,在显微镜下很容易观察到黑色的晶界。
 
六、由于晶界处能量的存在,当金属中含有可降低界面能的异类原子时,它们会向晶界处偏聚,这种现象称为内吸附。例如,当钢中含有硼元素时,它总是偏聚在奥氏体的晶界处,相反,凡是提高界面能的原子,将会偏聚于晶粒内部,称为反吸附。内吸附和反吸附现象对金属材料的性能及相变过程都有重要影响。

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