Поверхностные дефекты


Эти дефекты являются двумерными, и их размер мал только в одном измерении. Другими словами, они имеют малую толщину и значительные размеры в двух других измерениях. К поверхностным дефектам относят границы зерен и субзерен, а точнее, поверхности раздела между ними, а также дефекты упаковки атомов. В реальном поликристаллическом металле содержится большое количество зерен (мелких кристаллов). В каждом зерне кристаллографические плоскости ориентированы различно. Вместе с тем каждое зерно состоит из отдельных субзерен, или блоков. Если средний размер зерна стали составляет примерно 50—100 мкм, то средний размер субзерна 1-10 мкм. На границе зерен имеется переходный слой, в котором нарушена правильность расположения атомов, образуется скопление дислокаций, содержится повышенная концентрация примесей. Кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы а в десятки градусов. Поэтому такие границы между зернами называют большеугловыми (рис. 1.9, а). В субзернах границами являются стенки дислокаций. Разориентация соседних субзерен — не более 5°. В связи с этим границы субзерен называют малоугловыми (рис. 1.9. б).
Дефект упаковки представляет собой нарушение закономерности расположения плотноупакованных слоев атомов. Плотноупа-кованный слой атомов можно представить в виде жестких шаров одинакового радиуса, плотно прилегающих друг к другу и образующих одну атомную плоскость. В этом случае вокруг каждого атома должно располагаться шесть атомов, центры которых образуют вершины правильного шестиугольника (рис. 1.10). Если рассматривать, например, ГЦК-решетку, то в ней плотноунакованные плоскости (111) расположены так, что первый и четвертый слои повторяют друг друга. Но если будет повторяться каждый третий слой, то это приведет к образованию дефекта упаковки.
Дефекты упаковки могут возникать за счет сдвига в плоскости плотной упаковки, а также путем изъятия или внедрения одной плотноупакованной плоскости. В первом случае дефект упаковки относят к типу вычитания (рис. 1.11, а), а во втором — к типу внедрения (рис. 1.11,6).
При наличии дефекта упаковки образуется избыток энергии, которую относят к единице площади и называют энергией дефекта упаковки.