Сначала я подумал, что это как-то связано с количеством систем проскальзывания в FCC и BCC, но они обе одинаковы.
Вы ошибаетесь, полагая, что металлы FCC не претерпевают переход от хрупкого к пластичному поведению. ГЦК металлы могут разрушаться при достаточно высоком напряжении - при некоторой температуре. Пожалуйста, предоставьте больше информации в своем вопросе, если вы считаете иначе.
Плакат выше неверен: металлы FCC не имеют температуры перехода от пластичности к хрупкости и вместо этого остаются пластичными при низких температурах. Это связано с тем, что напряжение, необходимое для перемещения дислокаций, не сильно зависит от температуры в ГЦК металлах, и, таким образом, разрушение происходит за счет пластического течения, а не распространения трещины.
В металлах ОЦК требуемое напряжение значительно возрастает при низких температурах, в то время как напряжение распространения трещин не сильно зависит от температуры. Таким образом, металлы ОЦК разрушаются из-за распространения трещины при низких температурах. Дополнительная информация здесь: http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/BD6/ductile-to-brittle.php
Единственный случай, когда FCC-металлы испытывают хрупкое разрушение, — это финальная стадия усталостного разрушения.
Наличие температуры перехода от пластичности к хрупкости подразумевает наличие недостаточных (пластичных) режимов деформации при низких температурах для поддержания пластической деформации, и поэтому происходит разрушение для высвобождения энергии/нагрузки.
В ГЦК-материалах дислокационное скольжение как краевых, так и винтовых дислокаций является относительно атермическим, а благодаря количеству активных систем скольжения оно относительно однородно. Кроме того, существует более 5 независимых систем скольжения, которые могут активироваться для компенсации произвольной пластической деформации (требование критериев деформации фон Мизеса).
В ОЦК-материалах винтовое движение дислокаций не является атермическим. В частности, ядра винтовых дислокаций имеют тенденцию «расстегиваться» в сидячую конфигурацию, когда материал не находится под нагрузкой. Под нагрузкой ядра дислокаций при некоторой термической активации могут реконфигурироваться в ядро скользящей дислокации. Затем эти дислокации могут перемещаться и вызывать пластическую деформацию. Деформация в материалах ОЦК без винтовых дислокаций недостаточно независима, чтобы приспособиться к произвольным изменениям формы, поэтому материал часто деформируется путем разрушения. Критическая температура для подвижности винтовых дислокаций (тепловой вклад в перестройку структуры ядра винтовых дислокаций ОЦК) является основной причиной DBTT в материалах ОЦК.
Для чего это стоит ( http://materialiaindica.ning.com/forum/topics/ductile-brittle-transition ):
«Давайте сравним здесь ОЦК и ГЦК. При высоких температурах оба они имеют подвижные дислокации, и поэтому они могут выдерживать большие пластические деформации, не подвергаясь разрушению.
Однако при низких температурах, хотя дислокации в ОЦК больше не подвижны, дислокации в ГЦК могут двигаться очень быстро. Это отсутствие движения дислокаций делает BCC хрупким, в то время как FCC остается пластичным...
Таким образом, ключевой вопрос заключается в том, почему дислокации в ГЦК остаются подвижными при низких температурах, в то время как дислокации в ОЦК все труднее перемещаются при понижении температуры.
Это легко понять: в FCC есть наиболее плотно упакованные плоскости, принадлежащие каждой системе скольжения, а скольжение означает перемещение углового атома к центру грани.
Хотя в ОЦК общее число систем скольжения такое же, как и в ГЦК(12), движение дислокаций происходит только по мере того, как линия атома перескакивает из одной долины потенциальной энергии в другую (так называемые долины Пайерлса) — процесс, который мог бы быть усилены приложением напряжения или термической активацией. Плоскости не так плотно упакованы, и любое скольжение означает перемещение углового атома к центру куба. Таким образом, можно было бы увидеть зарождение и распространение перегиба в ОЦК-дислокационном движении, поскольку стоимость одновременного перемещения всего ряда атомов из угла в центр слишком высока.
Таким образом, движение ОЦК-дислокаций активируется термически, в то время как (относительно) движение ГЦК-дислокаций требует значительно меньшей активации. Это приводит к тому, что материалы ОЦК становятся хрупкими при низких температурах, в то время как ГЦК остается пластичным независимо от температуры, но, вероятно, не при 0 Кельвинах, поскольку атом все еще должен двигаться. Однако я думаю, что энергия активации ГЦК-проскальзывания существует, только она намного меньше, чем kbT».
Кайл Канос