J. Phys. France 35, 557-569 (1974)
DOI: 10.1051/jphys:01974003507-8055700

X-ray dislocation substructure observations and strengthening mechanisms in α-iron single crystal between room temperature and 123 K

G. Coulon, J. Lecoq et B. Escaig

Laboratoire de Physique des Défauts de l'Etat Solide Université des Sciences et Techniques de Lille BP 36, 59650 Villeneuve d'Ascq, France

Abstract
α-Iron single crystals have been investigated in the (101) [111] slip system between 123 and 296 K up to 20 % deformation. Stress relaxation and creep tests have been used to measure activation parameters during tensile straining. Berg-Barrett X-ray reflection topography was used to examine the overall dislocation substructure. Below 200 K the observed dislocation substructure is homogeneous ; the activation volume is independent of strain and the stress-strain curves show an almost zero work-hardening rate : the whole plasticity is controlled solely by the Peierls friction. Above 200 K the dislocation substructure becomes more and more heterogeneous as temperature increases ; the activation volume decreases with strain and the work-hardening rate is around 10 -3 μ : thermal activation overcomes the lattice friction.

Résumé
La consolidation du fer α monocristallin a été étudiée sur le système (101) [111] entre 296 K et 123 K jusqu'à 20 % de déformation. Les paramètres d'activation thermique ont été mesurés tout le long de la courbe de déformation par relaxation de la contrainte appliquée et par des essais différentiels en fluage, parallèlement on a examiné la sous-structure de dislocations par topographie X de Berg-Barrett. En-dessous de 200 K, la sous-structure de dislocations observée est homogène, le volume d'activation est indépendant de la déformation et les courbes contrainte-cisaillement réduits présentent un taux de durcissement quasiment nul : toute la plasticité est régie par le seul frottement de réseau. Au-dessus de 200 K, la sous-structure de dislocations devient de plus en plus hétérogène au fur et à mesure que la température croît, le volume d'activation décroît avec la déformation et le taux de durcissement n'est plus nul et vaut 10-3 μ : l'activation thermique l'emporte sur le frottement de réseau.

PACS
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
6220H - Creep.
6172H - Indirect evidence of dislocations and other defects (resistivity, slip, creep, strains, internal friction, EPR, NMR, etc.).

Key words
creep -- dislocations -- iron -- plasticity -- stress strain relations -- tensile strength -- X ray diffraction examination of materials