35. Возврат, первичная и собирательная рекристаллизация. Рекристаллизационный отжиг

Около 10–15 % всей энергии, затраченной на пластическую деформацию, поглощается металлом и накапливается в нем в виде повышенной потенциальной энергии смещенных атомов, напряжений. Деформированный металл находится в неравновесном, неустойчивом состоянии. Переход к более равновесному состоянию связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке, снятием напряжений, что определяется возможностью перемещения атомов. При низких температурах подвижность атома мала, а в состояние наклепа может сохраняться неограниченно долго.

С повышением температуры диффузия атомов увеличивается и в металле начинают развиваться процессы, приводящие его к более равновесному состоянию. Это явление возврата.

Первая стадия возврата – отдых, наблюдается при невысоком нагреве. При отдыхе происходит уменьшение количества вакансий, уменьшение плотности дислокаций, частичное снятие напряжений.

Вторая стадия возврата – полигонизация, деление зерен на части – полигоны (субзерна).

Полигонизация происходит в результате скольжения и переползания дислокаций, вследствие чего дислокации одного знака образуют «стенки», разделяющие зерна на полигоны. В полигонизованном состоянии кристалл обладает меньшей энергией по сравнению с деформированным, и образование полигонов является энергетически выгодным процессом. Температура начала полигонизации не является константой. Скорость полигонизации зависит от природы металла, степени предшествующей деформации, содержания примесей. При возврате заметных изменений в микроструктуре не наблюдается, металл сохраняет волокнистое строение. При этом твердость и прочность несколько понижаются, а пластичность возрастает.

Рекристаллизация. При нагреве до достаточно высоких температур подвижность атомов возрастает и происходит процесс рекристаллизации.

Рекристаллизацией называется процесс образования и роста новых зерен при нагреве наклепанного металла до определенной температуры. Этот процесс протекает в две стадии. Различают рекристаллизацию первичную (обработки) и собирательную.

Рекристаллизация первичная (обработки) заключается в образовании зародышей и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Наиболее вероятно, что новые зерна возникают у границ блоков и зерен, пакетов скольжения внутри зерен, где решетка металла была наиболее сильно искажена при пластической деформации. Количество новых зерен постепенно увеличивается и, в конечном счете, в структуре не остается старых деформированных зерен.

Находящийся в неустойчивом состоянии деформированный металл стремится перейти в устойчивое состояние с наименьшим запасом свободной энергии. Этому состоянию соответствует процесс образования новых зерен с неискаженной кристаллической решеткой. В местах, где решетка наиболее искажена и, следовательно, наименее устойчива, при нагреве происходит перемещение атомов, восстановление решетки и возникновение зародышей новых равновесных зерен. Зародышами новых зерен могут быть и объемы (блоки) с наименее искаженной решеткой, куда переходят атомы из соседних объемов с искаженной решеткой.

Собирательная рекристаллизация – вторая стадия рекристаллизационного процесса заключается в росте образовавшихся новых зерен. Движущей силой собирательной рекристаллизации является поверхностная энергия зерен. Рост зерен объясняется тем, что при наличии большого количества мелких зерен их общая поверхность очень велика, поэтому металл обладает большим запасом поверхностной энергии. При укрупнении зерен общая протяженность их границ становится меньше, что соответствует переходу металла в более равновесное состояние.

С началом рекристаллизации происходит существенное изменение свойств металла, противоположное изменению свойств при наклепе. Понижается прочность металла. Увеличивается пластичность, вязкость, теплопроводность и другие свойства, понижающиеся при наклепе На свойства металла большое влияние оказывает размер зерен, получившихся при рекристаллизации. Величина зерен возрастает с увеличением времени выдержки. Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации. Такая степень деформации называется критической.

Рекристаллизационный отжиг. Этот вид отжига производится с целью устранения наклепа холоднодефор-мированного металла. Наклепанный металл очень тверд и хрупок, его кристаллическая решетка находится в неравновесном состоянии, обладая большим запасом избыточной свободной энергии. В сильно наклепанном металле из-за слияния дислокаций в местах их скопления наблюдаются опасные дефекты – зародыши трещин. В ряде случаев наклеп приходится устранять. Для этого требуется нагрев, стимулирующий диффузионные процессы. Однако рекристаллизационный отжиг из-за значительно более низкой температуры и намного меньшей продолжительности его проведения при практически одинаковых результатах более предпочтителен.

www.e-reading.mobi

Материаловедение: общие сведения о материалах , страница 10

ТЕКСТУРА ДЕФОРМАЦИИ — преимущественная ориентация зерен в определенных направлениях, вызванная холодной пластической деформацией

ПРОЦЕССЫ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ — возврат, отдых и полигонизация

ВОЗВРАТ — частичное восстановление кристаллической структуры и свойств при нагреве наклепанного металла при нагреве ниже температуры рекристаллизации; микроструктура (размер и форма зерен) при этом не изменяется

ОТДЫХ — стадия возврата, протекающая при небольшом нагреве (0.1 — 0.2) Тпл и сопровождающаяся уменьшением концентрации точечных и линейных дефектов

ПОЛИГОНИЗАЦИЯ — стадия возврата, при которой происходит перераспределение дислокаций, приводящее к образованию полигонов в деформированных кристаллах; протекает при температуре 0.25. 0.35 Тпл; наблюдается после малых пластических деформаций у некоторых металлов: у сплавов алюминия, железа, молибдена. ; уменьшает прочность и твердость

ПОЛИГОНЫ — субзерна, свободные от дислокаций; такая блочная структура очень устойчива и сохраняется почти до температуры плавления; препятствуют началу рекристаллизации

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — процесс зарождения и роста новых равновесных зерен при нагреве наклепанного металла; первичная, собирательная и вторичная

УСЛОВИЯ ДЛЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ — степень деформации материала больше критической, отсутствие полигонов и нагрев выше температуры рекристаллизации

СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ — выраженный в процентах показатель пластической деформации, определяется как и относительное сужение отношением разности исходной и конечной площадей поперечного сечения изделия к исходной площади

КРИТИЧЕСКАЯ СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ — минимальная степень деформации, после которой возможна рекристаллизация; лежит в пределах 2. 8% (для железа и меди 5%)

ПЕРВИЧНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ начинается при температуре рекристаллизации и заканчивается полным замещением деформированных зерен новыми зернами; полностью снимает наклеп; обеспечивает получение равновесной структуры

СОБИРАТЕЛЬНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — процесс роста зерен, образовавшихся при первичной рекристаллизации; наблюдается при дальнейшем увеличении температуры

ВТОРИЧНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — рекристаллизация, при которой происходит аномальный рост зерен; наблюдается при чрезмерном нагреве и слишком длительной выдержке; ухудшает пластичность и вязкость

ТЕМПЕРАТУРА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ — минимальная температура, при которой может начаться процесс рекристаллизации; для металлов технической чистоты составляет 30. 40% от температуры плавления (для алюминия, меди и железа 100, 210 и 450 °С соответственно)

ХОЛОДНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ — деформация, осуществляемая при температурах ниже температуры рекристаллизации; материал запасает до 10% энергии, затраченной на деформацию и переходит в метастабильное состояние

ГОРЯЧАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ проводится при температурах выше температуры рекристаллизации; наклепом не сопровождается, т.к. параллельно идет процесс динамической рекристаллизации

ЗАКАЛКА — вид термообработки, заключающийся в нагреве выше температур фазовых превращений, выдержке и охлаждении со скоростью большей критической; возможна, если сплав имеет фазовые превращения в твердом состоянии (полиморфные превращения, эвтектоидная реакция, переменная растворимость); цель — получение метастабильной структуры (пересыщенный твердый раствор. )

ПЕРЕСЫЩЕННЫЙ РАСТВОР — раствор, концентрация растворенного компонента в котором выше равновесной при данной температуре; м.б. зафиксирован быстрым охлаждением

КРИТИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ ЗАКАЛКИ — минимальная скорость охлаждения, при которой еще подавляется распад пересыщенного твердого раствора

ПОЛНАЯ ЗАКАЛКА предусматривает нагрев гетерогенных сплавов до гомогенного состояния

НЕПОЛНАЯ ЗАКАЛКА предусматривает нагрев гетерогенных сплавов выше температуры начала первого фазового превращения, но ниже температуры его завершения (не достигая гомогенной области)

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 266
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 602
• БГУ 153
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 962
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 119
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1967
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 300
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 409
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 497
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 130
• ИжГТУ 143
• КемГППК 171
• КемГУ 507
• КГМТУ 269
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2909
• КрасГАУ 370
• КрасГМУ 630
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 139
• КубГУ 107
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 367
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 330
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 636
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 454
• НИУ МЭИ 641
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 212
• НУК им. Макарова 542
• НВ 777
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1992
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 301
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 119
• РАНХиГС 186
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 243
• РГГМУ 118
• РГПУ им. Герцена 124
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 122
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 130
• СПбГАСУ 318
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 147
• СПбГПУ 1598
• СПбГТИ (ТУ) 292
• СПбГТУРП 235
• СПбГУ 582
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 193
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1655
• СибГТУ 946
• СГУПС 1513
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2423
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 324
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

vunivere.ru

Неравновесная структура, созданная холодной деформацией, у большинства металлов устойчива при температуре 25 °С. Переход металла в более стабильное состояние происходит при нагреве. При повышении температуры ускоряется перемещение точечных дефектов и создаются условия для перераспределения дислокаций и уменьшения их количества.

Процессы, происходящие при нагреве, подразделяют на две основные стадии: возврат и рекристаллизацию; обе стадии сопровождаются выделением теплоты и уменьшением свободной энергии. Возврат происходит при относительно низких температурах (ниже ), рекристаллизация — при более высоких.

Возвратом называют все изменения тонкой структуры и свойств, которые не сопровождаются изменением микроструктуры деформированного металла, т. е. размер и форма зерен при возврате не изменяются.

Рекристаллизацией называют зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов строения; в результате рекристаллизации образуются совершенно новые, чаще всего равноосные кристаллы.

Возврат, в свою очередь, подразделяют на две стадии: отдых и полигонизацию. Отдых при нагреве

деформированных металлов происходит всегда, а полигонизация развивается лишь при определенных условиях.

Отдыхом холоднодеформированного металла называют стадию возврата, при которой уменьшается количество точечных дефектов, в основном вакансий; в ряде металлов, таких, как алюминий и железо, отдых включает также переползание дислокаций, которое сопровождается взаимодействием дислокаций разных знаков и приводит к заметному уменьшению их плотности. Перераспределение дислокаций сопровождается также уменьшением остаточных напряжений. Отдых уменьшает удельное электрическое сопротивление и повышает плотность металла.

В общем, твердость и прочность максимально уменьшаются на 10-15% первоначальных значений и соответственно увеличивается пластичность. После отдыха повышается сопротивление коррозионному растрескиванию.

Полигонизацией называют стадию возврата, при которой в пределах каждого кристалла образуются новые малоугловые границы. Границы возникают путем скольжения и переползания дислокаций; в результате кристалл разделяется на субзерна-полигоны, свободные от дислокаций (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Схема полигонизации: а, б — наклепанный металл до и после полигонизации соответственно

Полигонизация в металлах технической чистоты и в сплавах — твердых растворах — наблюдается только после небольших степеней деформаций и не у всех металлов. Так, этот процесс редко развивается в меди и ее сплавах и хорошо выражен в алюминии, железе, молибдене и их сплавах. Полигонизация холоднодеформированного металла обычно приводит к уменьшению твердости и характеристик прочности. Блочная структура, возникшая благодаря полигонизации, весьма устойчива и сохраняется почти до температуры плавления. После формирования блочной структуры рекристаллизация не наступает, полигонизация и рекристаллизация оказываются конкурентами.

Пластически деформированные металлы могут рекристаллизоваться лишь после деформации, степень которой превышает определенное критическое значение, которое называется критической степенью деформации. Если степень деформации меньше критической, то зарождения новых зерен при нагреве не происходит. Критическая степень деформации невелика (2-8 %); для алюминия она близка к 2%, для железа и меди — к 5%.

Существует также температура рекристаллизации; это наименьшая температура нагрева, обеспечивающая возможность зарождения новых зерен. Температура рекристаллизации составляет некоторую долю от температуры плавления металла:

Значение коэффициента а зависит от чистоты металла и степени пластической деформации. Для металлов технической чистоты и понижается с увеличением степени деформации. Уменьшение количества примесей может понизить а до 0,1 —0,2. Для твердых растворов а при растворении тугоплавких металлов может достигать 0,7 —0,8. Для алюминия, меди и железа технической чистоты температурный порог рекристаллизации равен соответственно 100, 270 и 450 °С.

Зарождение новых зерен при рекристаллизации происходит в участках

Рис. 4.13. Схема изменения микроструктуры наклепанного металла при нагреве: а — наклепанный металл; б — начало первичной рекристаллизации; в — завершение первичной рекристаллизации; г, д — стадии собирательной рекристаллизации

с наибольшей плотностью дислокаций, обычно на границах деформированных зерен. Чем выше степень пластической деформации, тем больше возникает центров рекристаллизации. Они представляют собой субмикроскопические области с минимальным количеством точечных и линейных дефектов строения. Эти области возникают путем перераспределения и частичного уничтожения дислокаций; при этом между центром рекристаллизации и деформированной основой появляется высокоугловая граница.

С течением времени образовавшиеся центры новых зерен увеличиваются в размерах вследствие перехода атомов от деформированного окружения к более совершенной решетке; при этом большеугловые границы новых зерен перемещаются в глубь наклепанного металла.

Рассмотренная стадия рекристаллизации называется первичной рекристаллизацией или рекристаллизацией обработки. Первичная рекристаллизация заканчивается при полном замещении новыми зернами всего объема деформированного металла (рис. 4.13).

По завершении первичной рекристаллизации происходит рост образовавшихся зерен при увеличении выдержки или температуры; эта стадия рекристаллизации называется собирательной рекристаллизацией. Этот процесс самопроизвольно развивается при достаточно высоких температурах в связи с тем, что укрупнение зерен приводит к уменьшению свободной энергии металла из-за уменьшения поверхностной энергии (чем крупнее кристаллы, тем меньше суммарная поверхность границ).

Рост зерен происходит в результате перехода атомов от одного зерна к соседнему через границу раздела; одни зерна при этом постепенно уменьшаются в размерах и затем исчезают, а Другие становятся более крупными, поглощая соседние зерна. С повышением температуры рост зерен ускоряется. Чем выше температура нагрева, тем

Рис. 4.14. Схемы изменения твердости (а) и пластичности (б) наклепанного металла при нагреве: I — возврат; II — первичная рекристаллизация; III — рост зерна

более крупными окажутся рекристаллизованные зерна.

Первичная рекристаллизация полностью снимает наклеп, созданный при пластической деформации; металл приобретает равновесную структуру с минимальным количеством дефектов кристаллического строения. Свойства металла после рекристаллизации близки к свойствам отожженного металла (рис. 4.14).

Деформирование металлов подразделяют на холодное и горячее в зависимости от температуры. Холодное деформирование проводят ниже температуры рекристаллизации, металл наклепывается и сохраняет наклеп. Горячее деформирование приводят выше температуры рекристаллизации, когда получаемый наклеп снимается одновременно протекающей рекристаллизацией. Если рекристаллизация не устраняет наклеп, то он сохраняется частично или полностью. Это достигается при особых условиях обработки и охлаждения металла. Например, горячее деформирование с высокими скоростями и большими деформациями с дальнейшим быстрым охлаждением металла ниже температуры рекристаллизации сохраняет наклеп.

Пластичность и вязкость металлов и сплавов зависят от размера зерен. С уменьшением размера зерен вязкость улучшается. Размер зерен, образующихся в результате рекристаллизации, зависит в основном от степени пластической деформации и от температуры, при которой происходила рекристаллизация. Увеличение выдержки при нагреве способствует росту зерен, но эффект значительно меньше, чем при повышении температуры нагрева. Зависимость размера зерен от степени деформации и температуры обычно демонстрируют при помощи диаграмм рекристаллизации (рис. 4.15).

Для конструкционных материалов общего назначения анизотропия свойств нежелательна. Рекристаллизованные сплавы, как правило, однородны по свойствам и анизотропии не обнаруживают. Однако при известных условиях в рекристаллизованном металле появляется предпочтительная ориентация зерен, которую называют текстурой рекристаллизации. Ее вид зависит от химического состава сплава, характера деформирования, природы и количества примесей, технологических факторов. Образование текстуры рекристаллизации

Рис. 4.15. Зависимость размера зерна D рекристаллизованного металла от деформации (а) и диаграмма рекристаллизации технически чистого железа (б); D — размер исходного зерна

имеет практическое значение для сплавов с особыми физическими свойствами, когда требуется улучшить то или иное свойство в определенном направлении изделия. Например, в листах трансформаторной стали образование текстуры дает возможность уменьшить потери на перемагничивание по определенным направлениям листа.

Рекристаллизация многофазных сплавов представляет более сложный процесс, в котором на зарождении и росте новых рекристаллизованных зерен сказываются различия свойств каждой фазы, характер структуры и объемные соотношения между фазами. Особое значение имеют размер частиц второй фазы и среднее расстояние между частицами. Чем ближе друг к другу расположены частицы второй фазы, тем труднее перемещаться границе нового зерна и тем сильнее тормозится рекристаллизация. Это проявляется в повышении температуры рекристаллизации и увеличении времени для завершения первичной рекристаллизации многофазного сплава по сравнению с однофазным сплавом — твердым раствором аналогичного химического состава. Близость частиц второй фазы обеспечивается при достаточно высоком их содержании в сплаве. Когда частиц мало и они далеко друг от друга, их роль в рекристаллизации незначительна. Мелкие частицы размерами приблизительно 0,1 мкм и меньше тормозят рекристаллизацию (рис. 4.16). Более крупные частицы размерами свыше мкм тормозят рекристаллизацию, когда располагаются близко друг к другу, и ускоряют ее, когда расстояние между ними увеличено (см. рис. 4.16). В последнем случае сказывается влияние межфазной границы, на которой преимущественно зарождаются новые зерна.

Тормозящее влияние дисперсных частиц второй фазы на рекристаллизацию успешно используется в промышленных сплавах для увеличения предельных рабочих температур.

Рис. 4.16. Зависимость температуры рекристаллизации двухфазного сплава от размера частиц второй фазы и расстояния между ними: I — I — температура рекристаллизации однофазного сплава без частиц второй фазы; 1 — торможение рекристаллизации; 2 — ускорение рекристаллизации

Сверхпластичное состояние металла проявляется при горячем деформировании материалов с ультрамелким зерном (0,5-10 мкм). При низких скоростях деформирования металл течет равномерно, не упрочняясь, относительные удлинения достигают 102 — 103%.

Огромные деформации в сверхпластичном состоянии складываются из зернограничного скольжения, дополненного направленным (под действием напряжений) диффузионным переносом атомов и обычным скольжением внутри зерен. Для того чтобы реализовать сверхпластичное состояние, требуется не только получить ультрамелкие зерна, но и сохранить эту структуру в течение всего периода деформирования при температуре выше (порядка десятков минут). В однофазных сплавах зерна твердого раствора успевают вырасти за это время так, что сверхпластичность теряется. Промышленные сверхпластичные сплавы имеют двухфазную структуру (лучшее сочетание объемов

обеих фаз при этом максимальна поверхность межфазных границ) и поэтому сохраняют исходную мелкозернистость в течение всего срока изготовления изделий. К числу таких сплавов принадлежат различные эвтектические и эвтектоидные смеси, двухфазные сплавы титана и т. п.

Сверхпластичное состояние используют на практике для производства изделий весьма сложной формы при помощи пневматического формования листов или объемного прессования. Несмотря на медленность самого процесса формования и сравнительно высокие рабочие температуры, процесс выгоден, а в ряде случаев является единственным способом получения изделий, когда металл нужно без разрушения деформировать на 200-300% и выше.

stu.scask.ru

Возвратом в материаловедении

Неравновесная структура, созданная холодной деформацией, у большинства металлов устойчива при температуре 25 °С. Переход металла в более стабильное состояние происходит при нагреве.

Наблюдаемые при этом процессы, подразделяют на две основные стадии:

Обе стадии проходят с выделением тепла и уменьшением свободной энергии.

Возвратом называют все изменения тонкой структуры и свойств, которые не сопровождаются изменением микроструктуры деформированного металла, т.е. размер и форма зёрен при возврате не изменяются.

Рекристаллызахией называют зарождение и рост новых зёрен с меньшим количеством дефектов строения; в результате рекристаллизации образуются совершенно новые, чаще всего равноосные кристаллы.

Пластически деформированные металлы могут рекристаллизоваться лишь после деформации, степень которой превышает определённое критическое значение, называемое критической степенью деформации. При меньших значениях степени деформации зарождения новых недеформированных зёрен при нагреве не происходит. Критическая степень деформации не велика (2-8 \%).

Температура рекристаллизации — это наименьшая температура нагрева, обеспечивающая возможность зарождения новых зёрен:

где а — эмпирический коэффициент; Тпл — температура плавления. Значение а зависит от чистоты металла, степени пластической деформации, количества примесей, а также тугоплавкости металлов.

Зарождение новых зёрен при рекристаллизации происходит на участках с наибольшей плотностью дислокаций, обычно на границе деформированных зёрен. Чем выше степень пластической деформации, тем больше возникает центров рекристаллизации.

Выделяют три этапа рекристаллизации:

первичная включает образование субмикроскопических областей с появлением новых высокоугловых границ между центрами рекристаллизации и деформированной основой;

собирательная — в процессе которой с течением времени образовавшиеся центры новых зёрен увеличиваются в размерах вследствие перехода атомов от деформированного окружения к более совершенной решётке; при этом болыпеутловые границы новых зёрен перемещаются в глубь наклёпанного металла;

вторичная — в результате которой происходит аномальный рост отдельных кристаллов. Такая структура является дефектной.

Свойства металла после рекристаллизации близки к свойствам отожжённого металла.

Деформирование металла в зависимости от температуры подразделяют на холодное и горячее:

холодное проводят ниже температуры рекристаллизации, металл наклёпывается и сохраняет наклёп;

горячее проводят выше температуры рекристаллизации, когда получаемый наклёп снимается одновременно протекающей рекристаллизацией.

Пластичность и вязкость металлов и сплавов определяется размером зёрен. С уменьшением размера зёрен вязкость улучшается. Размер зёрен, образующихся в результате рекристаллизации, зависит в основном от степентт пластической деформации и от температуры, при которой происходила рекристаллизация.

Для конструкционных материалов общего назначения анизотропия свойств нежелательна. Рекристаллизованные сплавы, как правило, однородны по свойствам и анизотропии не обнаруживают.

Однако при известных условиях в рекристаллизованном металле появляется предпочтительная ориентация зёрен, называемая текстурой рекристаллизации. Её вид зависит от химического состава сплава, характера деформирования, природы и количества примесей, технологических факторов. Образование текстуры рекристаллизации имеет практическое значение для металлов с особыми физическими свойствами, когда требуется улучшить то или иное свойство в определённом направлении. Например, в листах трансформаторной стали образование текстуры даёт возможность уменьшить потери на перемагничивание по определённым направлениям листа.

Сверхпластичное состояние металла проявляется при горячем деформировании металлов с ультрамелким зерном (0,5-10 мкм). При низких скоростях деформирования (Ю-5-Ю-1 с-1) металл течёт равномерно, не упрочняясь, относительные удлинения достигают 102103\%.

Огромные деформации в сверхпластичном состоянии складываются из зернограничного скольжения, направленного (под действием напряжений) диффузионного переноса атомов и обычного скольжения внутри зерна. Очень важно сохранить мелкозернистую структуру в течение всего периода деформирования при температуре выше 0,5Г1Ш (порядка десятков минут).

Сверхпластичное состояние используют на практике для производства изделий весьма сложной формы при помощи пневматического формования листов или объёмного прессования.

Содержание

Читать: Аннотация
Читать: Введение
Читать: 1. металлические материалы и их классификация
Читать: 2. механические свойства и конструкционная прочность материалов
Читать: 2.1. механические свойства материалов
Читать: 2.1.1. статические механические свойства
Читать: 2.1.2. динамические (ударные) механические свойства
Читать: 2.1.3. циклические механические свойства
Читать: 2.2. конструкционная прочность материалов и методы её повышения
Читать: 2.2.1. конструкционная прочность материалов
Читать: 2.2.2. методы повышения конструщиоииой прочности
Читать: 3. атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов
Читать: З.1. общие положения
Читать: 3.1.1. молекулярные кристаллы
Читать: 3.1.2. ковалентные кристаллы
Читать: 3.1.3. металлические кристаллы
Читать: 3.1.4. ионные кристаллы
Читать: 3.2. элементы кристаллографии
Читать: 3.2.1. кристаллическая решётка.
Читать: 3.2.2. кристаллографические индексы
Читать: 3.3. дефекты кристаллов
Читать: 3.3.1. точечные дефекты
Читать: 3.3.2. линейные дефекты
Читать: 3.3.3. поверхностные дефекты
Читать: 4. кристаллизация металлов и сплавов
Читать: 4.1. самопроизвольная кристаллизация (гомогенная,спонтанная)
Читать: 4.2. несамопроизвольная кристаллизация (гетерогенная)
Читать: 4.3. форма кристаллов и строение слитка
Читать: 5. пластическая деформация и рекристаллизация
Читать: 5.1. механизм пластической деформации
Читать: 5.1.1. пластическая деформация поликристаллов
Читать: 5.1.2. деформирование двухфазных сплавов
Читать: 5.2. свойства пластически деформированных металлов
Читать: 5.3. возврат и рекристаллизация
Читать: 6. сплавы и их фазовый состав
Читать: 6.1. общие положения
Читать: 6.2. твёрдые растворы
Читать: 6.3. химические соединения
Читать: 6.4. промежуточные фазы (соединения)
Читать: 7. диаграммы состояния (фазового равновесия) сплавов
Читать: 7.1. общие положения
Читать: 7.2. правило фаз
Читать: 7.3. построение диаграммы состояния методом термокинетических кривых охлаждения
Читать: 7.4. правило концентраций
Читать: 7.5. правило отрезков (рычага)
Читать: 7.6. некоторые типы классических диаграмм состояния
Читать: 7.7. физические и механические свойства сплавов в равновесном состоянии
Читать: 8. диаграммы состояния системы «жел езо-у гл е род»
Читать: 8.1. общие положения
Читать: 8.2. компоненты системы «железа — углерод»
Читать: 8.3. фазы и двухфазные структурные составляющие
Читать: 8.4. характерные точки, линии и области на диаграмме системы «железо-углерод»
Читать: 8.5. влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей
Читать: 9. термическая обработка металлов и сплавов
Читать: 9.1. определение и классификация
Читать: 9.2. термическая обработка сплавов, не связанная с фазовыми превращениями в твёрдом состоянии
Читать: 9.2.1. нагрев для снятия остаточных напряжений
Читать: 9.2.2. рекристаллизационный отжиг
Читать: 9.2.3. диффузионный отжиг (гомогенизация)
Читать: 9.3. термическая обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
Читать: 9.4. термическая обработка сталей с эвтектоидным превращением
Читать: 9.4.1. превращения в сталях при нагреве до аустенитного состояния
Читать: 9.4.2. превращения аустенита при различных степенях переохлаждения.
Читать: 9.4.3. превращения в сталях при охлаждении из аустенитного состояния
Читать: 9.5. основные виды термической обработки стали
Читать: 9.5.1. отжиг сталей
Читать: 9.5.2. нормализация сталей
Читать: 9.5.3. закалка сталей
Читать: 9.5.4. обработка холодом
Читать: 9.5.5. закаливаемость и прокаливаемость сталей. это важнейшие характеристики сталей.
Читать: 9.5.6. отпуск закалённой стали.
Читать: 10. химико-термическая обработка металлов и сплавов (хто)
Читать: 10.1. общие закономерности
Читать: 10.2. диффузионное насыщение углеродом и азотом
Читать: 10.2.1. цементация стали
Читать: 10.2.2. азотирование стали
Читать: 10.2.3. нитроцемеитацгт стали
Читать: 10.3. диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами
Читать: Список рекомендуемой литературы

booklover.biz