Близько 10-15% всієї енергії, витраченої на пластичну деформацію, поглинається металом і накопичується в ньому у вигляді підвищеної потенційної енергії зміщених атомів, напруг.
Деформований метал знаходиться в нерівноважному, нестійкому стані. Перехід до більш рівноважного стану пов'язаний зі зменшенням спотворень в кристалічній решітці, зняттям напруг, що визначається можливістю переміщення атомів. При низьких температурах рухливість атома мала, а в стан наклепу може зберігатися необмежено довго.
З підвищенням температури дифузія атомів збільшується і в металі починають розвиватися процеси, що призводять його до більш рівноважного стану. Це явище повернення.
Перша стадія повернення - відпочинок, спостерігається при невисокому нагріванні. При відпочинку відбувається зменшення кількості вакансій, зменшення щільності дислокацій, часткове зняття напружень.
Друга стадія повернення - полігонізації, розподіл зерен на частини - полігони (субзерна).
Полігонізації відбувається в результаті ковзання і переповзання дислокацій, внаслідок чого дислокації одного знака утворюють «стінки», що розділяють зерна на полігони. У полігонізованном стані кристал має меншу енергію в порівнянні з деформованим, і освіту полігонів є енергетично вигідним процесом. Температура початку полігонізації не є константою. Швидкість полігонізації залежить від природи металу, ступеня попередньої деформації, вмісту домішок. При поверненні помітних змін в мікроструктурі не спостерігається, метал зберігає волокнисту будову. При цьому твердість і міцність кілька знижуються, а пластичність зростає.
Рекристалізація. При нагріванні до досить високих температур рухливість атомів зростає і відбувається процес рекристалізації.
Рекристалізацією називається процес утворення і росту нових зерен при нагріванні наклепаного металу до певної температури. Цей процес протікає в дві стадії. Розрізняють рекристалізацію первинну (обробки) і збірну.
Рекристалізація первинна (обробки) полягає в освіті зародків і зростанні нових рівноважних зерен з неспотвореної кристалічною решіткою. Найбільш ймовірно, що нові зерна виникають біля кордонів блоків і зерен, пакетів ковзання всередині зерен, де решітка металу була найбільш сильно спотворена при пластичної деформації. Кількість нових зерен поступово збільшується і, в кінцевому рахунку, в структурі не залишається старих деформованих зерен.
Що перебуває в нестійкому стані деформований метал прагне перейти в стійкий стан з найменшим запасом вільної енергії. Цьому стану відповідає процес утворення нових зерен з неспотвореної кристалічною решіткою. У місцях, де решітка найбільш спотворена і, отже, найменш стійка, при нагріванні відбувається переміщення атомів, відновлення решітки та виникнення зародків нових рівноважних зерен. Зародками нових зерен можуть бути і обсяги (блоки) з найменш спотвореної гратами, куди переходять атоми з сусідніх обсягів з перекрученою гратами.
Збірна рекристалізація - друга стадія рекристаллизационного процесу полягає в зростанні утворилися нових зерен. Рушійною силою збиральної рекристалізації є поверхнева енергія зерен. Зростання зерен пояснюється тим, що при наявності великої кількості дрібних зерен їх загальна поверхня дуже велика, тому метал має великий запас поверхневої енергії. При укрупненні зерен загальна протяжність їх кордонів стає менше, що відповідає переходу металу в більш рівноважний стан.
З початком рекристалізації відбувається суттєва зміна властивостей металу, протилежне зміни властивостей при наклеп. Знижується міцність металу. Збільшується пластичність, в'язкість, теплопровідність і інші властивості, що знижуються при наклеп На властивості металу великий вплив робить розмір зерен, одержані при рекристалізації. Величина зерен зростає зі збільшенням часу витримки. Найбільші зерна утворюються після незначної попередньої деформації. Такий ступінь деформації називається критичною.
Відпал рекристалізації. Цей вид відпалу проводиться з метою усунення наклепу холоднодефор-мировалось металу. Наклепаного метал дуже твердий і крихкий, його кристалічна решітка знаходиться в нерівноважному стані, володіючи великим запасом надлишкової вільної енергії. У сильно наклепаного металі через злиття дислокацій в місцях їх скупчення спостерігаються небезпечні дефекти - зародки тріщин. У ряді випадків наклеп доводиться усувати. Для цього потрібно нагрів, стимулюючий дифузійні процеси. Однак відпал рекристалізації через значно більш низької температури і набагато меншої тривалості його проведення при практично однакових результатах потребує менше часу.
- Home
- Відповіді на екзаменаційні питання
- Матеріалознавство
- Повернення, первинна і збірна рекристалізація. відпал рекристалізації