Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 33. 11 september 1956 - Utvecklingslinjer inom metallografisk forskning i USA, av Karl-Johan Blom
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
•i september 1956
749
Fig. 3. Siluett av växande trädkristall av tenn. X 2 250.
från sina ordinarie gilterlägen runt en gittervakans. En
sådan region bör ha ungefär lika stort energiinnehåll som
samma antal atomer i flytande tillstånd. Denna
hypotes förklarar även, varför aktiveringsenergin för
självdif-fusion är ca 16,5 gånger det latenta smältvärmet hos
kubiska metaller. Överensstämmelsen mellan enligt denna
modell beräknad och experimentellt bestämd
aktiveringsenergi för självdiffusion är myckt god.
Dislokationsteorin
Dislokationsteorin har under senare år utvecklats starkt,
framförallt av engelsmännen Cottrell & Frank samt
amerikanarna Head & Shockley (Tekn. T. 1953 s. 475). Slående
överensstämmelse mellan experiment och förutsägelser,
baserade på denna teori, har erhållits. Sålunda skall
låg-vinkelkorngränser förskjuta sig vid belastning. Parker &
Washburn har visat, att detta sker och att dessa
korngränser växlar rörelseriktning vid växling av
belastningsriktningen. Vidare har iakttagits, att de beräknade
mellanrummen mellan dislokationer och de uppmätta avstånden
mellan de koniska etsgroparna längs
lågvinkelkorngrän-serna hos germaniumkristaller överensstämmer mycket
väl, varför det får anses fastslaget, att dessa etsgropar är
en följd av dislokationerna. Liknande etsgropar har även
observerats längs vissa glidplan i zinkkristaller.
Kristallers spiralväxande
Sedan Frank påpekat skruvdislokationens betydelse för
kristallers växande har tillväxtspiraler iakttagits på många
olika slags kristallers ytor. Nyligen har Pollock & Mehl
rapporterat, att de lyckats åstadkomma tillväxtspiraler på
kadmiumkristaller i en cell med övermättad kadmiumånga.
Höjdskillnaden mellan de olika varven i spiralen har
bestämts genom interferensmätning till 300—1 500 A. Simnad
har iakttagit liknande spiraler på (111) -ytorna av glödgade
kopparenkristaller. De förekom däremot ej på (100)- och
(110) -ytorna.
Fintrådiga kristaller
De fintrådiga kristallerna, "whiskers", som först
observerades som utväxter på tenn-, zink- och kadmiumbelagda
detaljer i kommersiella telefonanläggningar, har tilldragit
sig stort vetenskapligt intresse. Dessa trådliknande
enkri-staller har en normal diameter på ca 2 |i. De växer
spontant ungefär 1 mm/år, men vid förhöjt tryck har man
lyckats få dem att växa 1—2 mm på några timmar. Tenn-,
zink- och kadmiumtrådar växer från roten även i ångfas
(fig. 3), medan järn-, kisel- och koppartrådar, som endast
fås ur ångfas, växer genom avlagring på toppen. Man
har även lyckats tillverka trådkristaller av oxider och
sulfider.
Det som gjort dessa fintrådiga kristaller så intressanta, är
emellertid ej tillväxtmekanismen utan deras märkliga
hållfasthetsegenskaper. De kan således löjas elastiskt 1,5 %>,
dvs. deras elasticitetsgräns är ca 100 gånger så stor som
motvarande stora enkristallers. Likaså är deras kryphas-
tighet många gånger mindre än motsvarande normala
metallers. Böjs de plastiskt, bildas en skarp böj.
Sträckgränsen hos trådkristaller av järn är vid
dragprovning 59 kp/mm2 mot 2,8 kp/mm2 hos vanliga enkristaller.
Vid böjprovning har en så hög sträckgräns som 185
kp/mm2 (i det yttre ytskiktet) noterats. Omvandlingen från
ct- till y-fas sker vid 1 100°C, dvs. 200°G högre än
normalt. Den höga hållfastheten hos dessa fintrådiga kristaller
anses bero på, att de är nästan fria från dislokationer.
Man hoppas kunna göra makroskopiska enkristaller med
motsvarande egenskaper från groddar av trådkristaller.
Metallografiska synpunkter på utmattningsfenomenet
Vid Aluminium Company of Americas
forskningslaboratorier har utmattningsförlopp hos lättmetallegeringar
kartlagts med moderna metallografiska metoder.
Undersökningarna tillgick så, att med vissa tidsmellanrum
utmattningsmaskinerna stoppades tillf ä’ ligt, varvid
plastavtryck togs av de i förväg kemiskt polerade provstavarna.
Avtrycken undersöktes både ljusoptiskt och
elektron-optiskt. Därvid framkom, att kurvan för uppkomsten av
de första deformationslinjerna och de första sprickorna
beror av spänning och belastningsväxlingsantalet på
samma sätt som den slutliga brottkurvan (fig. 4). Vidare har
inverkan av spänning, antal belastningsväxlingar,
kornstorlek och legeringshalt på deformationens storlek
bestämts. Samma undersökningsmetodik tillämpas nu på stål
och andra tunga metallegeringar.
Spånavskiljande bearbetbarhet
För att fastställa de materialegenskaper, som är
grundläggande för ett materials spånavskiljande bearbetbarhet har
bland andra Piispanen, Merchant & Shaw undersökt
skärkrafterna och spånbildningen vid maskinbearbetning,
såväl experimentellt som teoretiskt. Man har funnit, att ökad
svavelhalt hos stål dels sänker friktionen mellan det
skärande verktyget och spånet, dels minskar
skjuvningstöj-ningen vid spånbildningen. Den minskade friktionen
medför lägre energiåtgång per volymenhet bortskuret material.
Chao & Trigger, som har undersökt
temperaturfördelningen i skärstålet, har påpekat, att tendensen till svetsning
och även diffusionen mellan skärstål och spån har stor
inverkan på det förras livslängd.
Sprödbrott och plastisk deformation
Knappast någon metallografisk forskningsuppgift torde i
USA ha angripits med större arbets- och penninginsats än
sprödbrottsfenomenet. De hittills utförda
undersökningarna omfattar utveckling av hållfasthetsprov, som visar, om
ett stål (vanligen i svetsat tillstånd) är sprödbrottsbenäget
eller ej samt teoretiska och experimentella undersökningar
Spänning_______ _____
Belastninqsväxlinqar
Fig. 4. Sambandet mellan belastning och antal
belastningsväxlingar för olika stadier vid utmattning av en
aluminium-magnesiumlegering (0,97 °/o Mg); a begynnande glidning,
b begynnande sprickbildning, c glidning s mätt ning, d
sprickorna förenas, e brott, f begynnande korngränsrörelse.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
