浅谈钢材晶体中的三种缺陷

　　钢材晶体中,原子的排列并非完整无缺,而是存在着许多不同形式的缺陷,这些缺陷对钢材的强度、塑性和其他性能具有明显影响。钢材晶体的缺陷有三种类型,分别是点缺陷、线缺陷和面缺陷。

　　一、点缺陷

　　由于晶体中因热振动等原因,各别能量较高的原子克服了临近原子的束缚,离开了原来的平衡位置,形成“空位”,跑到另一个节点或节点间的不平衡位置上,导致晶格畸变。某些杂质原子的嵌入,形成间隙原子,也会导致晶格畸变。这类缺陷统称为点缺陷。

　　二、线缺陷

　　钢材晶体中某些晶面间原子排列数目不相等,在晶格中形成缺列,这种缺陷称为“位错”。位错有刃型位错和螺形位错两种。

　　在存在位错的晶体中,当施加剪切应力时,钢材并非在受力的晶面上克服所有键力而使所有原子同时移动,而是在切应力的持续作用下,位错逐渐向前推移。当位错运动到晶体表面时,位错消失而形成一个原子间距的滑移台阶。

　　正是由于在外力的作用下位错的这种运动方式,使钢材的实际屈服强度远低于无缺陷理想状态下沿晶面克服所有键力整体滑移的理论强度。理论屈服强度往往是实际屈服强度的100—1000倍,甚至更多。

　　在钢材晶体中,位错及其他类型的缺陷是大量存在的,当位错在应力作用下产生运动时,其阻力来自于晶格阻力以及其他缺陷之间的交互作用,因此,缺陷增多又会使位错运动阻力增大。所以,钢材晶体中缺陷增加会使强度提高,同时又会使塑性下降。

　　三、面缺陷

　　多晶体金属由许多不同晶格取向的晶粒组成,这些晶粒之间的边界称为晶界,在晶界处原子的排列规律受到严重干扰,使晶格发生畸变,畸变区形成一个面，这些面又交织成三维网状结构,这类缺陷称为面缺陷。

　　当晶粒中的位错运动达到晶界时,会受到面缺陷的阻抑作用。所以晶界的多少,影响着钢材的性能,而晶界的多少又取决于晶粒的粗细。

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